JP2001072641A - Method for producing aliphatic aldehyde acid and catalyst for producing the same - Google Patents
Method for producing aliphatic aldehyde acid and catalyst for producing the sameInfo
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 環状ケトン(例えば、シクロヘキサノン)の
酸化による脂肪族アルデヒド酸(例えば、アジポアルデ
ヒド酸)の有利な製造法及びその製造用触媒を提供す
る。
【解決手段】 周期表第4族から第11族に属する少な
くとも1種の金属元素を液相中で担持させた複合体から
なり、且つ、該複合体は担持時に使用する該金属元素に
対し0.01〜50倍量(モル比)の塩基性の化合物の
存在下で調製された脂肪族アルデヒド酸製造用の固定化
触媒及び該触媒を用いて環状ケトンを、好ましくは水の
存在下、分子状酸素により酸化し脂肪族アルデヒド酸を
製造する方法。PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an advantageous method for producing an aliphatic aldehyde acid (for example, adipaldehyde acid) by oxidizing a cyclic ketone (for example, cyclohexanone) and a catalyst for the production thereof. SOLUTION: The composite comprises a complex in which at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table is supported in a liquid phase. And an immobilized catalyst for the production of an aliphatic aldehyde acid prepared in the presence of a basic compound in an amount of from 0.01 to 50 times (molar ratio), and a cyclic ketone using the catalyst, preferably in the presence of water. A method for producing an aliphatic aldehyde acid by oxidizing with oxygen.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、脂肪族アルデヒド
酸、特にアジポアルデヒド酸(5−ホルミルペンタン
酸)の製造方法及びその製造に有用な触媒に関するもの
である。詳しくは周期表第4族から第11族に属する金
属元素、例えば鉄を塩基性化合物の存在下、液相中にて
ゼオライト担体に固定化した環状ケトンの酸化による脂
肪族アルデヒド酸製造用の触媒(以下、固定化触媒もし
くは単に触媒ともいう)、及びこの触媒を使用して、例
えばシクロヘキサノンからアジポアルデヒド酸を製造す
る方法に関するものであり、更にアジポアルデヒド酸を
ε−カプロラクタムに誘導する方法をも提供するもので
ある。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an aliphatic aldehyde acid, particularly adipaldehyde acid (5-formylpentanoic acid), and a catalyst useful for the production thereof. Specifically, a catalyst for producing an aliphatic aldehyde acid by oxidizing a cyclic ketone in which a metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table, for example, iron is immobilized on a zeolite carrier in a liquid phase in the presence of a basic compound. The present invention relates to a method for producing adipaldehyde acid from, for example, cyclohexanone using the catalyst, and a method for deriving adipaldehyde acid to ε-caprolactam. Is also provided.
【0002】[0002]
【従来の技術】アジポアルデヒド酸は合成中間体として
有用な化合物であり、その製造方法としては、例えば、
シクロヘキサノンを水及び銅化合物の存在下、分子状酸
素により酸化する方法(特公昭47−26768号公
報)、シクロヘキサノンを水及び反応系に可溶な鉄また
はイリジウム化合物の存在下、分子状酸素により酸化す
る方法(特公平4−2583号公報)などが知られてい
る。2. Description of the Related Art Adipaldehyde acid is a compound useful as a synthetic intermediate.
A method of oxidizing cyclohexanone with molecular oxygen in the presence of water and a copper compound (Japanese Patent Publication No. 47-26768), oxidizing cyclohexanone with molecular oxygen in the presence of water and an iron or iridium compound soluble in the reaction system (Japanese Patent Publication No. 4-2583) and the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法において使用されている触媒はいずれも液相中に
可溶な鉄化合物、イリジウム化合物或いは銅化合物であ
るので、工業的に実施する場合、以下のような三つの問
題点を有している。まず第一に、シクロヘキサノンの酸
素による酸化反応系内では、鉄を含有する均一系触媒を
用いる場合、長時間使用することにより鉄原子同士が酸
素原子を介して重合、不活性な水酸化鉄、塩基性水酸化
鉄、酸化鉄などを生じ、経時的に活性が低下する。第二
には、銅もしくはイリジウムを含有する均一系触媒では
反応速度が低く、生産性に劣る。第三には、金属の対イ
オンがハロゲン類である化合物を触媒として用いると一
般に活性が高いが、その場合には、系中にハロゲンが存
在するため耐食性の高い材質の反応器、配管等の装置が
必須となり、製造コストが上昇するのを余儀なくさせら
れる。本発明者らは、先にこれらの均一系触媒の問題点
を解決するために固体酸性を有する水に不溶な担体に鉄
を担持させた複合体からなる固定化触媒を提案した(特
願平10−365682号)が、この固定化触媒はこれ
らの欠点を克服しているが、活性が若干低いという欠点
があった。However, the catalysts used in these methods are all iron compounds, iridium compounds or copper compounds which are soluble in the liquid phase. There are three problems as follows. First of all, in the oxidation reaction system of cyclohexanone with oxygen, when a homogeneous catalyst containing iron is used, iron atoms are polymerized through oxygen atoms by using for a long time, inert iron hydroxide, It produces basic iron hydroxide, iron oxide, etc., and its activity decreases with time. Second, a homogeneous catalyst containing copper or iridium has a low reaction rate and is inferior in productivity. Third, when a compound in which a metal counter ion is a halogen is used as a catalyst, the activity is generally high. In that case, however, since a halogen is present in the system, a reactor or a pipe made of a material having high corrosion resistance is used. Equipment is required, which increases manufacturing costs. The present inventors have previously proposed an immobilized catalyst composed of a complex in which iron is supported on a water-insoluble carrier having a solid acidity in order to solve the problems of these homogeneous catalysts (Japanese Patent Application No. Hei 10-284,197). No. 10-365682), this immobilized catalyst overcomes these disadvantages, but has the disadvantage that the activity is slightly lower.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ゼオライトに
周期表第4族から第11族に属する金属元素を、適当量
の塩基性化合物の存在下、液相中にて担持させることに
より調製した複合体は、不均一反応系で環状ケトンの酸
化による脂肪族アルデヒド酸、特にシクロヘキサノンを
酸化してアジポアルデヒド酸を生成する反応に対し触媒
として高い活性を発現することを見出し、本発明に達し
た。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the zeolite was loaded with a metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table in an appropriate amount of a base. The complex prepared by being supported in the liquid phase in the presence of a neutral compound is a reaction that oxidizes aliphatic aldehyde acids, especially cyclohexanone, by oxidation of cyclic ketones in a heterogeneous reaction system to form adipaldehyde acid. The present inventors have found that they exhibit high activity as a catalyst for the present invention, and have reached the present invention.
【0005】即ち、本発明は、環状ケトンの酸化による
脂肪族アルデヒド酸、特にシクロヘキサノンの酸化によ
るアジポアルデヒド酸の有利な製造法を提供することに
あり、その要旨は、環状ケトン(シクロヘキサノン)を
固定化触媒の存在下、分子状酸素により酸化し脂肪族ア
ルデヒド酸(アジポアルデヒド酸)を製造するに際し、
固定化触媒として、固体酸性ゼオライトに周期表第4族
から第11族に属する少なくとも1種の金属元素を液相
中で担持させた複合体からなり、且つ、該複合体は担持
時に使用する該金属元素の合計モル数に対し0.01〜
50倍量(モル比)の塩基性化合物の存在下で調製され
た触媒を用いることを特徴とする製造方法に存する。That is, an object of the present invention is to provide an advantageous method for producing an aliphatic aldehyde acid by oxidizing a cyclic ketone, particularly an adipaldehyde acid by oxidizing cyclohexanone. The gist of the present invention is to provide a method for producing a cyclic ketone (cyclohexanone). In producing an aliphatic aldehyde acid (adipaldehyde acid) by oxidation with molecular oxygen in the presence of an immobilized catalyst,
The immobilized catalyst comprises a composite in which at least one metal element belonging to Group 4 to Group 11 of the periodic table is supported on a solid acidic zeolite in a liquid phase, and the composite is used for loading. 0.01 to the total number of moles of the metal element
The present invention resides in a production method characterized by using a catalyst prepared in the presence of a 50-fold amount (molar ratio) of a basic compound.
【0006】本発明の他の要旨は、固体酸性ゼオライト
に周期表第4族から第11族に属する少なくとも1種の
金属元素を液相中で担持させた複合体からなり、且つ、
該複合体は担持時に使用する該金属元素の合計モル数に
対し0.01〜50倍量(モル比)の塩基性化合物の存
在下で調製された固定化触媒よりなる脂肪族アルデヒド
酸(アジポアルデヒド酸)製造用触媒に存し、更なる要
旨は、シクロヘキサノンを、水、及び固体酸性ゼオライ
トに周期表第4族から第11族に属する少なくとも1種
の金属元素を液相中で担持させた複合体からなり、且
つ、該複合体は担持時に使用する該金属元素の合計モル
数に対し0.01〜50倍量(モル比)の塩基性化合物
の存在下で調製された固定化触媒の共存下、分子状酸素
により酸化してアジポアルデヒド酸を含有する酸化反応
物を生成し、次いで酸化反応物から得られたアジポアル
デヒド酸を水素化触媒の存在下、アンモニア及び水素と
反応させて6−アミノカプロン酸を生成し、生成した6
−アミノカプロン酸を加熱して閉環反応によりε−カプ
ロラクタムに変換することを特徴とするε−カプロラク
タムの製造方法に存する。Another object of the present invention is to provide a composite comprising a solid acidic zeolite having at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table supported in a liquid phase, and
The complex is an aliphatic aldehyde acid (adzide) comprising an immobilized catalyst prepared in the presence of a basic compound in an amount of 0.01 to 50 times (molar ratio) based on the total number of moles of the metal element used during loading. In the catalyst for the production of polyaldehyde acid), a further gist is that cyclohexanone is supported in water and at least one metal element belonging to groups 4 to 11 of the periodic table on water and a solid acidic zeolite in a liquid phase. Immobilized catalyst comprising a complex which has been prepared in the presence of a basic compound in an amount of 0.01 to 50 times (molar ratio) the total number of moles of the metal element used during loading. Is oxidized by molecular oxygen in the presence of to produce an oxidation reactant containing adipaldehyde acid, and then reacts adipaldehyde acid obtained from the oxidation reactant with ammonia and hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst. Let me 6-ami To generate a caproic acid, to produce 6
-A method for producing ε-caprolactam, characterized in that aminocaproic acid is heated and converted into ε-caprolactam by a ring closure reaction.
【0007】本発明方法の好ましい態様として、環状ケ
トン(シクロヘキサノン)の酸化が水の共存下行われる
こと、塩基性化合物がアンモニア、直鎖アルキルアミン
類又は環式アルキルアミン類であること、周期表第4族
から第11族に属する少なくとも1種の金属元素が鉄で
あることを挙げることが出来る。In a preferred embodiment of the present invention, the oxidation of the cyclic ketone (cyclohexanone) is carried out in the coexistence of water, the basic compound is ammonia, a linear alkylamine or a cyclic alkylamine. At least one metal element belonging to Group 4 to Group 11 is iron.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の環状ケトンの酸化反応に適した固定化触媒は、
固体酸性担体のゼオライトに周期表第4族から第11族
に属する少なくとも1種の金属元素を液相中にて担持さ
せた複合体よりなるが、その複合体の調製の際、担持時
に用いる該金属元素の合計モル数に対し0.01〜50
倍量(モル比)の塩基性化合物を存在させることが必要
であり、この条件が満たされないと十分な触媒活性が得
られない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The immobilized catalyst suitable for the oxidation reaction of the cyclic ketone of the present invention,
The solid acidic carrier is composed of a composite in which at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table is supported in a liquid phase on a zeolite as a solid acidic carrier. 0.01 to 50 based on the total number of moles of metal elements
It is necessary to make the basic compound twice as much (molar ratio), and if this condition is not satisfied, sufficient catalytic activity cannot be obtained.
【0009】担体として使用するゼオライトとしては、
その結晶構造については特に制約はないが、ゼオライト
構造を構成するチャンネルについて、酸素8員環を越え
る大きさのものを少なくとも一方向に持つものが好まし
い。さらに好ましくは同じ条件を満たすチャンネルが二
方向以上、最も好ましくは三方向以上持つゼオライトが
担体として適当である。具体的にIZA(Internationa
l Zeolite Association)の勧告にしたがった骨格構造
タイプで表すと、FAU、ERI、FER、BEA、M
OR、MWW、MTW、MFI、MELなどが好まし
い。As the zeolite used as a carrier,
Although there is no particular limitation on the crystal structure, it is preferable that the channels constituting the zeolite structure have a size exceeding at least one oxygen eight-membered ring in at least one direction. More preferably, a zeolite having two or more channels, and most preferably three or more channels, satisfying the same conditions is suitable as a carrier. Specifically, IZA (Internationa
l Zeolite Association), the skeletal structure type is expressed as FAU, ERI, FER, BEA, M
OR, MWW, MTW, MFI, MEL and the like are preferable.
【0010】本発明の酸化反応においては、ゼオライト
は固体酸性を有することが必須であり、そのため骨格を
形成する元素としてケイ素、酸素以外に、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、ホウ素、鉄、チタン、亜
鉛、マンガン、クロム、コバルト、バナジウム、ジルコ
ニウムといった酸点を形成する元素のうち少なくとも一
種類を含まなければならない。これらの元素は同時に二
種類以上ゼオライト骨格中に存在してもかまわない。そ
の他、ケイ素の同型置換元素としてゲルマニウム、スズ
(以下、ケイ素、ゲルマニウム、スズをT元素と称す)
などを用いることもでき、これらの元素を同時に二種類
以上用いてもよい。前述の元素のうち、Al、Ga、In、B
をM元素とすれば、本反応に必要な十分な酸量と酸強度
を実現させるために、ゼオライト骨格中の元素のモル比
T/2M(但し、T、M、いずれも各元素群の合計量を
表す)は9以上且つ300以下であることが好ましい。In the oxidation reaction of the present invention, it is essential that the zeolite has solid acidity. Therefore, in addition to silicon and oxygen as elements forming the skeleton, aluminum, gallium, indium, boron, iron, titanium, zinc, It must contain at least one of the elements that form acid sites, such as manganese, chromium, cobalt, vanadium, and zirconium. Two or more of these elements may be present in the zeolite framework at the same time. In addition, germanium and tin (hereinafter, silicon, germanium and tin are referred to as T elements) as isomorphous elements of silicon
And the like may be used, and two or more of these elements may be used simultaneously. Of the above-mentioned elements, Al, Ga, In, B
Is the element M, the molar ratio of the elements in the zeolite skeleton T / 2M (however, T and M are the total of each element group) in order to realize a sufficient acid amount and acid strength necessary for this reaction. Is preferably 9 or more and 300 or less.
【0011】担体となるゼオライトの比表面積について
は、好ましくは50〜1500m2/g、より好ましくは100〜
1300m2/g、最も好ましくは150〜1200m2/gがよ
い。同じくゼオライトの平均粒子径については、このも
のが小さすぎると触媒分離性が悪くなり、大きすぎると
外表面積が小さくなり反応基質や目的生成物等の拡散律
速が大きくなるという理由から、好ましくは0.05μ
m〜10μm、より好ましくは0.08μm〜8μm、
最も好ましくは0.1μm〜6μmがよい。この場合の
平均粒子径とは、走査型電子顕微鏡によって観察される
結晶の観察面に投射された面積を、その等面積円形に変
換したときのその円径の数平均値のことをさす。The specific surface area of the zeolite serving as a carrier is preferably 50 to 1500 m 2 / g, more preferably 100 to 1500 m 2 / g.
1300 m 2 / g, and most preferably from 150~1200m 2 / g. Similarly, the average particle size of the zeolite is preferably 0, because if the particle size is too small, the catalyst separation property deteriorates, and if it is too large, the outer surface area becomes small and the diffusion rate of the reaction substrate and the target product becomes large. .05μ
m to 10 μm, more preferably 0.08 μm to 8 μm,
Most preferably, it is 0.1 μm to 6 μm. The average particle diameter in this case refers to the number average value of the diameter of the circle when the area projected on the observation surface of the crystal observed by the scanning electron microscope is converted into an equal area circle.
【0012】本発明において使用する固定化触媒は、ゼ
オライト骨格を形成する元素以外に少なくとも周期表第
4族から第11族に属する少なくとも1種の金属元素を
含まなければならない。金属元素として具体的には、チ
タン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
銅、イリジウムなどが挙げられるが、その中でも鉄、
銅、イリジウムが好ましく、さらに鉄が最も好ましい。
また、これらの元素を二種類以上同時に含んでもよい。The immobilized catalyst used in the present invention must contain at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table in addition to the elements forming the zeolite skeleton. Specifically, as the metal element, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel,
Copper, iridium and the like, among which iron,
Copper and iridium are preferred, and iron is most preferred.
Further, two or more of these elements may be simultaneously contained.
【0013】また、本発明の固定化触媒は、反応に用い
る形態において周期表第4族から第11族に属する金属
元素以外にゼオライトの一部が対カチオンとして、プロ
トン、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム等
の第1族元素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム等の第2族元素、亜鉛などの第12族元素、ホウ
素、アルミニウム、ガリウム、などの第13族の元素、
あるいはアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウ
ムイオン等に置換されていてもよい。これらの第4族か
ら第11族までの金属元素以外の元素では、プロトンな
らびにアルミニウムが好ましく、さらにプロトンが最も
好ましい。Further, in the immobilized catalyst of the present invention, in the form used for the reaction, in addition to the metal elements belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table, a part of zeolite serves as a counter cation to form protons, lithium, sodium, potassium, Group 1 elements such as rubidium, Group 2 elements such as magnesium, calcium and strontium; Group 12 elements such as zinc; Group 13 elements such as boron, aluminum and gallium;
Alternatively, it may be substituted by an ammonium ion, a tetraethylammonium ion, or the like. Of these elements other than the metal elements of Groups 4 to 11, protons and aluminum are preferred, and protons are most preferred.
【0014】ゼオライトに担持させる第4族から第11
族に属する金属元素の量は、元素によりその最適値が異
なるが、例えば鉄を例に挙げると、鉄元素としてゼオラ
イトに対する重量比で0.001%〜60%、好ましく
は0.005%〜50%、さらに好ましくは0.01〜
40%の範囲がよい。この範囲を超えて担持量が少なす
ぎると十分な反応活性が得られず、他方多すぎても触媒
作用以外に低分散状態の水酸化物、酸化物等の不活性な
副生物を生ずる場合もあるので好ましくない。Group 4 to 11 supported on zeolite
The optimal value of the amount of the metal element belonging to the group differs depending on the element. For example, when iron is taken as an example, 0.001% to 60%, preferably 0.005% to 50% by weight of zeolite as the iron element is used. %, More preferably 0.01 to
A range of 40% is good. If the supported amount is less than this range, sufficient reaction activity may not be obtained, and if the amount is too large, inactive by-products such as low-dispersion hydroxides and oxides may be generated in addition to the catalytic action. Is not preferred.
【0015】本発明の固定化触媒は、ゼオライトに周期
表第4族から第11族に属する少なくとも一種の金属元
素を担持させた複合体からなるが、これらの金属元素の
担持方法としては液相中で行わなければならない。担持
法の形式は本発明の性質上、回分式で行われるのが好ま
しい。溶媒としてはゼオライトを分散させ、かつ、第4
族から第11族に属する金属元素を含む化合物を必要量
溶解させうるものであれば特に制約はなく、例えば、
水、メタノール、エタノールなどが挙げられる。又それ
らの溶媒は二種類以上を混合して用いてもかまわない。The immobilized catalyst of the present invention comprises a composite in which zeolite supports at least one metal element belonging to groups 4 to 11 of the periodic table. Must be done inside. The type of the supporting method is preferably carried out in a batch system due to the nature of the present invention. As a solvent, zeolite is dispersed and
There is no particular limitation as long as it can dissolve a required amount of a compound containing a metal element belonging to Group 11 to Group 11. For example,
Examples include water, methanol, and ethanol. These solvents may be used as a mixture of two or more kinds.
【0016】液相中に溶解させる第4族から第11族に
属する金属元素を含む化合物としては使用する溶媒に可
溶性であるものが好ましく、当該元素の硝酸塩、硫酸
塩、リン酸塩、塩化物、臭化物等の無機酸塩、酢酸塩、
シュウ酸塩、クエン酸塩等の有機酸塩、1,2−エチレ
ンジアミンやアセチルアセトンなどの有機配位子及び/
又は無機配位子をもつ錯体、並びに錯塩等が挙げられる
が、これらの中、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、臭化物が好
ましい。担持に用いる溶液中での各元素の好ましい濃度
は元素の種類によって異なるが、例えば鉄を水溶媒で担
持させる場合には、鉄元素の体積モル濃度にして通常
0.001mol/l(リットル)から10mol/l、好ましくは
0.01mol/lから5mol/lである。さらに当該元素
を含む溶液とゼオライトとからなるスラリーの濃度は小
さすぎると触媒処理の効率が落ちるため、重量パーセン
ト濃度にして通常0.1%以上、好ましくは1%以上で
ある。当該元素を含む溶液とゼオライトからなる混合物
が通常の流動性を示していれば、特にスラリー濃度の上
限に関する制約はない。The compound containing a metal element belonging to Groups 4 to 11 to be dissolved in the liquid phase is preferably a compound which is soluble in the solvent to be used, and includes nitrates, sulfates, phosphates, and chlorides of the element. , Inorganic salts such as bromide, acetate,
Organic salts such as oxalate and citrate, organic ligands such as 1,2-ethylenediamine and acetylacetone, and / or
Or a complex having an inorganic ligand, a complex salt, and the like. Among these, a nitrate, a sulfate, a chloride, and a bromide are preferable. The preferred concentration of each element in the solution used for loading varies depending on the type of element. For example, when iron is loaded in an aqueous solvent, the volume concentration of iron is usually from 0.001 mol / l (liter) to the molar concentration of iron. It is 10 mol / l, preferably 0.01 mol / l to 5 mol / l. Furthermore, if the concentration of the slurry containing the element-containing solution and zeolite is too low, the efficiency of the catalyst treatment is reduced, so that the concentration in terms of weight percent is usually 0.1% or more, preferably 1% or more. There is no particular limitation on the upper limit of the slurry concentration as long as the mixture of the solution containing the element and the zeolite shows normal fluidity.
【0017】液相での担持によりに第4族から第11族
に属する金属元素をゼオライトに担持させるに当たり、
ゼオライト、溶媒及び当該金属元素を含む化合物の三種
類(以下、まとめて担持必要物質と総称することもあ
る)が必要だが、これらを加える順序に特に制約はな
い。また、これら担持必要物質を担持のための容器へ充
填する初期段階での温度も特に制約はないが、各物質が
室温から担持時の温度までの温度の状態であるのが好ま
しい。担持時の温度は、担持操作規模、各物質の種類等
により異なるが、通常、室温〜100℃で行われる。担
持時の温度が室温を超える場合、担持のため、担持必要
物質の少なくとも一成分を容器に供給した状態から、担
持開始直前までの任意の段階で加熱を開始しても良い。
この場合の担持開始とは、担持に必要な全ての物質が混
合され、かつ、担持に必要な温度に達した時点を指す。
よって担持が室温の場合、担持に必要な全ての物質等が
容器に加えられた段階が担持開始時点であるといえる。In supporting the metal elements belonging to Groups 4 to 11 on the zeolite by supporting them in the liquid phase,
Although three types of zeolite, a solvent, and a compound containing the metal element (hereinafter sometimes collectively referred to as a substance required to be supported) are required, the order of adding these is not particularly limited. There is no particular limitation on the temperature at the initial stage of loading these necessary substances into the container for supporting, but it is preferable that each substance is in a temperature range from room temperature to the temperature at the time of supporting. The temperature at the time of loading varies depending on the scale of loading operation, the type of each substance, and the like, but is usually at room temperature to 100 ° C. When the temperature at the time of loading exceeds room temperature, for loading, heating may be started at an arbitrary stage from a state in which at least one component of the substance required for loading is supplied to the container to just before the start of loading.
The start of loading in this case refers to the point in time when all the substances necessary for loading have been mixed and the temperature required for loading has been reached.
Therefore, when the support is at room temperature, it can be said that the stage at which all the substances necessary for the support are added to the container is the start of the support.
【0018】担持時における雰囲気にも特に制約はな
く、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などの不活
性ガス、空気等の不活性ガスに酸素を混合させたもの、
或いは純酸素などを用いることができる。担持時には攪
拌を行っても行わなくてもかまわない。攪拌を行う場合
には3kW/m3以下の攪拌動力で行うのが好ましく、
担持のため、担持必要物質の少なくとも一成分を容器に
供給した初期充填以降の任意の段階で攪拌を開始しても
かまわない。この場合の任意の段階には担持開始後も含
まれる。さらにより効率よく当該金属元素を担持させる
ために、担持に必要な全ての物質が加えられた後に系を
減圧して脱気したり、超音波を照射させて溶液とゼオラ
イトの接触をよくする等の操作を行っても良い。The atmosphere at the time of loading is not particularly limited. An inert gas such as nitrogen, argon, helium or carbon dioxide, or an inert gas such as air mixed with oxygen,
Alternatively, pure oxygen or the like can be used. At the time of loading, stirring may or may not be performed. When performing stirring, it is preferable to perform the stirring with a stirring power of 3 kW / m 3 or less.
For loading, stirring may be started at any stage after the initial filling in which at least one component of the substance required for loading is supplied to the container. The optional step in this case also includes after the start of loading. In order to carry the metal element more efficiently, the system is depressurized and degassed after all the substances necessary for the loading are added, or the ultrasonic wave is irradiated to improve the contact between the solution and the zeolite. May be performed.
【0019】本発明の固定化触媒は、第4族から第11
族に属する金属元素を液相中でゼオライトに担持させた
複合体であるが、調製の際、担持時に用いる該金属元素
に対し特定量の塩基性化合物を存在させることが必要で
ある。本発明で用いる塩基性化合物としては、担持時に
用いる溶媒に必要量が溶解し、かつ、その後の熱処理工
程によって容易に当該触媒から除去できる性質を有する
ものがよい。そうした性質を有するものとして以下のよ
うな化合物が挙げられる。[0019] The immobilized catalyst of the present invention comprises a group 4 to 11 group.
A complex in which a metal element belonging to group III is supported on zeolite in a liquid phase. At the time of preparation, it is necessary that a specific amount of a basic compound be present for the metal element used at the time of support. As the basic compound used in the present invention, a compound having a property that a required amount is dissolved in a solvent used at the time of loading and that can be easily removed from the catalyst by a subsequent heat treatment step is preferable. The compounds having the above properties include the following compounds.
【0020】(1) アンモニア、ヒドラジン (2) 1〜4個の窒素原子を含む総炭素数が1〜12の
鎖式アルキルアミン若しくはポリアミン類、或いは置換
基を除く総炭素数が1〜12の鎖式アルキルアミン若し
くはポリアミンで窒素原子を含む任意の場所に1〜4個
の下記置換基群(A)のなかの任意の置換基を有するも
の (3) 1または2個の窒素原子を環上に含む5〜6員環
の環式アルキルアミン類若しくは当該アルキルアミンで
窒素原子を含む任意の場所に1〜3個の下記置換基群
(B)のなかの任意の置換基を有するもの (4) 1または2個の窒素原子を環上に含む5〜6員環
のラクタム類若しくは当該ラクタム類で窒素原子を含む
任意の場所に1〜3個の下記置換基群(B)のなかの任
意の置換基を有するもの (5) ベンゼン環を1個有する芳香族アミン類 (6) 1〜3個の窒素原子を環上に含む5〜10員環の
複素芳香環化合物若しくは当該複素芳香環化合物で窒素
原子を含む任意の場所に1〜3個の下記置換基群(B)
のなかの任意の置換基を有するもの (7) 対イオンとして水酸化物イオンを有する4級アン
モニウム塩(1) Ammonia, hydrazine (2) Chain alkylamines or polyamines having 1 to 12 total carbon atoms containing 1 to 4 nitrogen atoms, or 1 to 12 total carbon atoms excluding substituents Open-chain alkylamines or polyamines having 1 to 4 arbitrary substituents in the following substituent group (A) at any place containing a nitrogen atom (3) One or two nitrogen atoms are placed on the ring 5 to 6-membered cyclic alkylamines or alkylamines having 1 to 3 optional substituents in the following substituent group (B) at any position including a nitrogen atom (4 A) a 5- to 6-membered lactam containing one or two nitrogen atoms on the ring, or one to three of the following substituent groups (B) at any place containing a nitrogen atom in the lactam (5) aromatic having one benzene ring Aromatic amines (6) A 5- to 10-membered heteroaromatic ring compound having 1 to 3 nitrogen atoms on the ring, or 1 to 3 substitutions at any place containing a nitrogen atom in the heteroaromatic ring compound Base group (B)
(7) Quaternary ammonium salts having a hydroxide ion as a counter ion
【0021】置換基群(A) ヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、カルボキシ
ル基、ホルミル基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロ
メチル基、塩素原子、フッ素原子、チオール基、メチル
チオール基、スルホン酸基 置換基群(B) メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、
ヒドロキシル基、メトキシ基、エトキシ基、カルボキシ
ル基、ホルミル基、ヒドロキシメチル基、アミノ基、ア
ミノメチル基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチ
ル基、塩素原子、フッ素原子、チオール基、メチルチオ
ール基、スルホン酸基Substituent group (A) hydroxyl group, methoxy group, ethoxy group, carboxyl group, formyl group, nitro group, cyano group, trifluoromethyl group, chlorine atom, fluorine atom, thiol group, methylthiol group, sulfonic acid Group Substituent group (B) methyl group, ethyl group, 1-propyl group, 2-propyl group,
Hydroxyl, methoxy, ethoxy, carboxyl, formyl, hydroxymethyl, amino, aminomethyl, nitro, cyano, trifluoromethyl, chlorine, fluorine, thiol, methylthiol, Sulfonic acid group
【0022】更に、具体的には、アンモニア、ヒドラジ
ン;メチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミ
ン、1,2-エチレンジアミン、1,4-ジアザビシクロ[2,2,
2]オクタン、トリエタノールアミン;ピロリジン、N-
メチルピペリジン;N-メチルピロリジノン、2-ピペリジ
ノン;アニリン、ヒドロキシアニリン;ピリジン、ピラ
ジン、ピラミジン、ピロール、イミダゾール、ピコリ
ン、キノリン、4-ジメチルアミノピリジン、2,6-ジメチ
ルピリジン、1,4-ピリジニウム水酸化物;水酸化物テト
ラブチルアンモニウムなどが挙げられる。このなかでも
アンモニア、メチルアミン、ジエチルアミン、1,2-エチ
レンジアミン;ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、
2,6-ジメチルピリジンが好ましく、特にアンモニアが好
ましい。More specifically, ammonia, hydrazine; methylamine, diethylamine, triethylamine, 1,2-ethylenediamine, 1,4-diazabicyclo [2,2,
2] octane, triethanolamine; pyrrolidine, N-
Methylpiperidine; N-methylpyrrolidinone, 2-piperidinone; aniline, hydroxyaniline; pyridine, pyrazine, pyramidine, pyrrole, imidazole, picoline, quinoline, 4-dimethylaminopyridine, 2,6-dimethylpyridine, 1,4-pyridinium water Oxides: hydroxides such as tetrabutylammonium; Among them, ammonia, methylamine, diethylamine, 1,2-ethylenediamine; pyridine, 4-dimethylaminopyridine,
2,6-dimethylpyridine is preferred, and ammonia is particularly preferred.
【0023】複合体の調製時に存在させる塩基性化合物
の量は、担持時に用いる当該金属元素の合計モル数に対
して、通常0.01から50倍量(モル比)、好ましく
は0.05〜20倍量(モル比)、更に好ましくは0.
1から10倍量(モル比)、特には0.2〜5倍量(モ
ル比)である。ここで、担持時とは、担持必要物質を容
器に充填する初期段階から、担持の実施工程までを含む
一連の過程を意味するものである。The amount of the basic compound to be present at the time of preparing the composite is usually 0.01 to 50 times (molar ratio), preferably 0.05 to 50 times the total number of moles of the metal element used at the time of loading. 20 times (molar ratio), more preferably 0.1 times.
The amount is 1 to 10 times (molar ratio), particularly 0.2 to 5 times (molar ratio). Here, the term “at the time of loading” means a series of processes from the initial stage of filling the container with the required substance into the step of carrying out the loading.
【0024】塩基性化合物の添加は、金属元素の担持時
であれば任意の段階で行うことができ、通常以下の(a)
〜(d)に示すような方法が用いられる。即ち(a)『当
該金属元素を含む溶液に塩基性化合物を添加し、その後
ゼオライトを加える』、(b)『ゼオライトと溶媒を接
触後、塩基性化合物を添加する。その後、当該金属元素
を含む物質もしくは当該金属元素を含む物質を溶解させ
た溶液を添加する』、(c)『担持に必要な物質を全て
加えた後、それに塩基性化合物を添加する』(d)『担
持に必要な物質を全て加え、担持に必要な温度に達して
一定の時間処理した後に塩基性化合物を添加』などであ
る。いずれの場合でも触媒活性向上の効果はあるが、そ
の中でもゼオライトの構造破壊が少なく、かつ効率よく
当該金属元素が担持できる(c)あるいは(d)の方法
が好ましい。The basic compound can be added at any stage as long as the metal element is supported.
(D). That is, (a) "the basic compound is added to the solution containing the metal element and then the zeolite is added", and (b) "the zeolite is brought into contact with the solvent and then the basic compound is added. Then, a substance containing the metal element or a solution in which the substance containing the metal element is dissolved is added ”, (c)“ After adding all the substances necessary for carrying, a basic compound is added thereto ”(d ) "Adding all the substances necessary for supporting, adding a basic compound after reaching a temperature necessary for supporting and treating for a certain time". In either case, there is an effect of improving the catalytic activity, but among them, the method (c) or (d), in which the structure of zeolite is small and the metal element can be efficiently supported, is preferable.
【0025】塩基性化合物を添加するときの温度は室温
から担持の温度までなら任意であり、また攪拌下であっ
てもなくてもかまわない。塩基性化合物を添加するにあ
たり、全量添加に必要な時間は担持のスケール等によっ
ても異なるが、通常5秒から2時間、より好ましくは1
0秒から1時間である。この際、塩基性化合物を適当な
溶媒で希釈しておいてもよく、又、塩基性化合物が常温
で気体の場合は希釈するのは溶媒でも他の気体でもかま
わない。塩基性化合物の存在下での金属元素の担持操作
は、複数回繰り返し行ってもかまわない。また、塩基性
化合物を用いずに予め金属元素を担持したゼオライトに
対し、塩基性化合物の存在下で、更に担持操作を行って
もかまわないし、他方、この塩基性化合物の存在下での
担持操作を行った後に、更に通常の担持操作を実施して
もかまわない。担持操作を複数回行う場合、さらに担持
操作と担持操作の間に後述する熱処理を実施しても良
い。途中で熱処理を行わない場合には、担持操作と担持
操作の間の乾燥工程を省略することも可能である。The temperature at which the basic compound is added may be any temperature from room temperature to the temperature at which it is supported, and may or may not be under stirring. In adding the basic compound, the time required for adding the whole amount varies depending on the scale of the support and the like, but is usually 5 seconds to 2 hours, more preferably 1 second to 2 hours.
0 seconds to 1 hour. At this time, the basic compound may be diluted with an appropriate solvent, and when the basic compound is a gas at normal temperature, the solvent may be diluted with another gas. The operation of supporting the metal element in the presence of the basic compound may be repeated a plurality of times. In addition, a zeolite supporting a metal element in advance without using a basic compound may be further subjected to a supporting operation in the presence of a basic compound, and on the other hand, a supporting operation in the presence of the basic compound. After that, a normal supporting operation may be further performed. When the loading operation is performed a plurality of times, a heat treatment described later may be further performed between the loading operations. When the heat treatment is not performed in the middle, the drying step between the loading operations can be omitted.
【0026】担持操作後の複合体(サンプル)は、通常
濾別などの方法で分離し、水、メタノール、エタノール
等を用いて洗浄するのが望ましい。その後、常圧ないし
は減圧条件下での乾燥工程ならびに粉砕工程に処する。
ここでいう乾燥とは、洗浄後のサンプルが粉体としての
性状を示すようになるまで溶媒を失うことを言い、使用
するゼオライトの種類にもよるが、概ねゼオライトの乾
燥重量と等重量以下の溶媒を含む状態を指す。得られた
乾燥後の複合体には触媒活性向上を確実にするために熱
処理を行うことが望ましい。熱処理工程での温度は、通
常200℃から1100℃、好ましくは300℃から1
000℃、最も好ましくは400℃から900℃であ
る。200℃以下では触媒活性向上の効果が少なく、1
100℃以上ではゼオライトの構造そのものが不可逆に
破壊される可能性があるので望ましくない。担持後の複
合体を熱処理する時間は、通常0.5分から12時間、
好ましくは1分から6時間である。なお、熱処理する時
間とは、実質的に触媒が処理温度にある時間を示し、用
いる装置や触媒量により、見かけ上同じ処理時間であっ
ても、装置内での実際の処理時間には異なることもあ
る。It is desirable that the complex (sample) after the loading operation is usually separated by a method such as filtration and washed with water, methanol, ethanol or the like. Then, it is subjected to a drying step and a pulverizing step under normal pressure or reduced pressure conditions.
Drying here refers to losing the solvent until the sample after washing shows properties as a powder, and depending on the type of zeolite used, is generally less than or equal to the dry weight of the zeolite. Refers to the state containing a solvent. It is desirable to subject the obtained dried composite to a heat treatment in order to ensure an improvement in the catalytic activity. The temperature in the heat treatment step is usually from 200 ° C. to 1100 ° C., preferably from 300 ° C. to 1 ° C.
000 ° C, most preferably from 400 ° C to 900 ° C. At 200 ° C or lower, the effect of improving the catalyst activity is small, and 1
If the temperature is higher than 100 ° C., the structure of zeolite itself may be irreversibly destroyed. The heat treatment time of the composite after loading is usually 0.5 minutes to 12 hours,
Preferably, it is 1 minute to 6 hours. The heat treatment time refers to the time during which the catalyst is substantially at the processing temperature, and differs from the actual processing time in the apparatus, even if the processing time is apparently the same, depending on the equipment used and the amount of catalyst. There is also.
【0027】熱処理時における雰囲気は、窒素、アルゴ
ン、ヘリウム、二酸化炭素などの不活性ガス、空気など
の不活性ガスと酸素との混合ガス、或いは酸素などを用
いることができる。この中でも窒素ないしは空気が好ま
しい。また、これらのガスに水蒸気、窒素酸化物、イオ
ウ酸化物、塩化水素を体積比で10%まで混合させても
かまわない。雰囲気として使用するガスは、熱処理時に
流通させてもさせなくてもかまわない。流通させる場合
には、その流通速度は、ゼオライトもしくはゼオライト
と金属元素(鉄)の複合体に対する重量空間速度(WH
SV)で、通常20/h以下、好ましくは10/h以下
である。熱処理は一般に常圧下で行われるが、加圧また
は減圧下で行ってもよい。処理形式としては、管状炉や
マッフル炉等の任意の加熱装置を用い、固定床または流
動床形式で行われる。The atmosphere during the heat treatment may be an inert gas such as nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, a mixed gas of an inert gas such as air and oxygen, or oxygen. Of these, nitrogen or air is preferred. Further, these gases may be mixed with water vapor, nitrogen oxides, sulfur oxides and hydrogen chloride up to 10% by volume. The gas used as the atmosphere may or may not flow during the heat treatment. In the case of circulation, the circulation speed is determined by the weight space velocity (WH) for zeolite or a composite of zeolite and a metal element (iron).
SV) is usually 20 / h or less, preferably 10 / h or less. The heat treatment is generally performed under normal pressure, but may be performed under increased or reduced pressure. The treatment is performed in a fixed bed or fluidized bed using any heating device such as a tubular furnace or a muffle furnace.
【0028】本発明の固定化触媒は、第4族から第11
族に属する金属元素とゼオライトとの複合体に、更に有
機化合物を併用してもよい。使用する有機化合物として
は金属元素のゼオライトへの担持を助成する限り特に制
約はないが、具体的にはトリエチルアミン、1,2−エ
チレンジアミン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,
2]オクタン、ピリジン、4−ピコリン、キノリン、
2,2’−ビピリジル、1,10−フェナントロリン、
ジメチルグリオキシム、1,2−シクロヘキサンジオン
・ジオキシム、アセトヒドロキサム酸、ジメチルホルム
アミド、N−メチルピロリドン、エチレンジアミン四酢
酸、ポルフィリンなどの含窒素官能基を有する化合物
類、或いは2,2’−ビフェニルジオール、2,3−ブ
タンジオール、アセチルアセトン、2−ヒドロキシアセ
トフェノンなどの含酸素官能基を有する化合物類、或い
は含窒素官能基と含酸素官能基を有する化合物類などが
好ましい。その中でも2,2’−ジピリジル、2,2’
−ビフェニルジオール、1,10−フェナントロリン、
アセチルアセトンが好適であり、これらを併用すること
もできる。[0028] The immobilized catalyst of the present invention comprises a group 4 to 11 group.
An organic compound may be further used in combination with the complex of the metal element belonging to the group and zeolite. The organic compound to be used is not particularly limited as long as the metal element is supported on the zeolite. Specifically, triethylamine, 1,2-ethylenediamine, 1,4-diazabicyclo [2,2,
2] octane, pyridine, 4-picoline, quinoline,
2,2′-bipyridyl, 1,10-phenanthroline,
Compounds having a nitrogen-containing functional group such as dimethylglyoxime, 1,2-cyclohexanedione dioxime, acetohydroxamic acid, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, ethylenediaminetetraacetic acid, porphyrin, or 2,2′-biphenyldiol; Compounds having an oxygen-containing functional group, such as 2,3-butanediol, acetylacetone, and 2-hydroxyacetophenone, or compounds having a nitrogen-containing functional group and an oxygen-containing functional group are preferable. Among them, 2,2′-dipyridyl and 2,2 ′
-Biphenyldiol, 1,10-phenanthroline,
Acetyl acetone is preferred, and these can be used in combination.
【0029】これらの有機化合物を添加することによ
り、原料である環状ケトンの二量体などの副成物生成を
抑制したり、反応時に金属元素の液相中への溶出を抑制
することが可能である。これは前述の担持時に用いる塩
基性化合物とは本質的に異なる目的であり、その目的を
達成するためにこれら有機化合物の導入は、金属元素担
持操作後の複合体の熱処理後でなければならない。また
有機化合物の添加量に関しては、ゼオライト中の第4族
から第11族に属する金属元素の存在量に対してモル比
で0.001から20、より好ましくは0.01から1
0がよい。有機化合物の添加方法に関しても特に制約は
ないが、通常、ゼオライトに4族から11族までのいず
れかの金属元素を液相中でゼオライトに担持させ、必要
に応じさらに加熱処理を行った後に行われる。添加方法
としては、有機化合物をそのままの状態で添加し、減圧
及び室温以上の加熱条件で、担体表面及び/又は内部に
導入する方法、あるいはメタノールなどの液相中に有機
化合物を溶解させて、ゼオライトと接触させる方法など
を用いることができる。By adding these organic compounds, it is possible to suppress the formation of by-products such as a cyclic ketone dimer as a raw material, and to suppress the elution of metal elements into the liquid phase during the reaction. It is. This is a purpose essentially different from that of the basic compound used at the time of the above-described loading, and in order to achieve the purpose, the introduction of these organic compounds must be performed after the heat treatment of the composite after the operation of loading the metal element. The amount of the organic compound to be added is 0.001 to 20, more preferably 0.01 to 1 in a molar ratio with respect to the amount of the metal element belonging to Groups 4 to 11 in the zeolite.
0 is good. There is no particular limitation on the method of adding the organic compound, but usually, any metal element from Group 4 to Group 11 is supported on the zeolite in the liquid phase, and if necessary, further heat treatment is performed. Will be As an addition method, an organic compound is added as it is, and the method is introduced under reduced pressure and heating conditions of room temperature or higher, and is introduced into the surface and / or inside of the carrier, or the organic compound is dissolved in a liquid phase such as methanol, A method of contacting with zeolite can be used.
【0030】本発明の固定化触媒において、ゼオライト
に担持された第4族から第11族の金属元素は、ゼオラ
イト細孔内及び/又はゼオライト外表面にて様々な状態
をとりうるが、鉄を例に挙げると、次の(1)及び
(2)の状態などであり、これらの両状態は共に存在し
ていてもよい。 (1)鉄イオンとして存在。 鉄が配位子を持つ場合には上記した添加有機化合物の
他、水、水酸化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオ
ン、1,2−エチレンジアミンのような鉄をゼオライト
に担持する過程で鉄とともにゼオライト細孔内へ導かれ
たり、或いはゼオライト細孔内にもともと存在した分子
またはイオンを配位させていてもよい。さらに一つの有
機化合物の配位子が二個以上の鉄原子を配位させていて
もかまわない。 (2)鉄の金属クラスターもしくは鉄の酸化物クラスタ
ー。 この場合も(1)と同様な配位子を有する場合があり得
る。クラスター全体での電荷は0価から3価が好まし
い。また一つのクラスター内に含まれる鉄の原子数に制
約はないが、好ましくは2個から11個である。In the immobilized catalyst of the present invention, the metal elements belonging to Groups 4 to 11 supported on the zeolite can take various states in the pores of the zeolite and / or on the outer surface of the zeolite. For example, there are the following states (1) and (2), and both of these states may exist. (1) Present as iron ions. When iron has a ligand, in addition to the above-mentioned added organic compound, water, hydroxide ion, chloride ion, bromide ion, and iron in the process of supporting iron such as 1,2-ethylenediamine on zeolite together with iron Molecules or ions originally introduced into the pores of the zeolite or originally present in the pores of the zeolite may be coordinated. Further, the ligand of one organic compound may coordinate two or more iron atoms. (2) Iron metal clusters or iron oxide clusters. Also in this case, it may be possible to have a ligand similar to (1). The charge in the entire cluster is preferably from 0 to 3. Further, the number of iron atoms contained in one cluster is not limited, but is preferably 2 to 11.
【0031】本発明方法では、ゼオライトに液相中で特
定量の塩基性化合物の存在下、第4族から第11族に属
する少なくとも1種の金属元素が担持され、必要に応じ
特定の熱処理工程を経て調製された固定化触媒を用い
て、環状ケトンの酸化開裂反応を行い脂肪族アルデヒド
酸を製造する。原料として使用される環状ケトンとして
は、炭素数4〜7の飽和脂環式モノケトンであり、具体
的にはシクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘ
プタノン等が挙げられるが、これらの中、特にシクロヘ
キサノンが有用である。本発明方法におけるその反応条
件につき、シクロヘキサノンからアジポアルデヒド酸の
製造例を挙げて示せば以下のとおりである。In the method of the present invention, at least one metal element belonging to Group 4 to Group 11 is supported on the zeolite in the liquid phase in the presence of a specific amount of a basic compound. Using an immobilized catalyst prepared through the above, an oxidative cleavage reaction of a cyclic ketone is performed to produce an aliphatic aldehyde acid. The cyclic ketone used as a raw material is a saturated alicyclic monoketone having 4 to 7 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentanone, cyclohexanone, and cycloheptanone. Of these, cyclohexanone is particularly preferred. Useful. The reaction conditions in the method of the present invention are as follows if an example of production of adipaldehyde acid from cyclohexanone is shown.
【0032】本発明方法により、上記固定化触媒を用い
てシクロヘキサノンの酸化開裂反応を行いアジポアルデ
ヒド酸を製造する場合、その反応条件に関しては以下の
とおりである。本発明方法のアジポアルデヒド酸製造に
おいて、水の存在は必ずしも必須ではないが、水の存在
下実施するのが好ましい。水の使用量はシクロヘキサノ
ンに対し、重量比で0.01倍ないし1000倍、より
好ましくは0.05倍ないしは100倍程度、さらに好
ましくは0.1倍ないしは50倍とするのがよい。水の
使用量により反応系のシクロヘキサノンと水との液相は
反応温度において均一相あるいは懸濁相となるが、本発
明方法を実施するにはそのいずれでもよい。ここで水と
いうのは反応基質として外部から供給するものだけでな
く、目的とする反応及び副反応によって生じる水も含め
たものを指し示し、これら全てを合わせた水の量が上述
の一定量の中に入っていればよい。In the case of producing adipaldehyde acid by oxidative cleavage of cyclohexanone using the above-mentioned immobilized catalyst according to the method of the present invention, the reaction conditions are as follows. In the production of adipaldehyde acid in the method of the present invention, the presence of water is not always essential, but it is preferable to carry out the reaction in the presence of water. The amount of water to be used is preferably 0.01 to 1000 times, more preferably about 0.05 to 100 times, more preferably 0.1 to 50 times the weight of cyclohexanone. Depending on the amount of water used, the liquid phase of cyclohexanone and water in the reaction system becomes a homogeneous phase or a suspended phase at the reaction temperature, and any of them may be used to carry out the method of the present invention. Here, water refers not only to water supplied externally as a reaction substrate, but also to water including water produced by the intended reaction and side reactions, and the total amount of water is the above-mentioned fixed amount. I just need to be in.
【0033】固定化触媒の使用量は水に対し重量比で
0.005以上であることが好ましい。上限は、固定化
触媒と液相のスラリーが少なくとも反応条件において流
動性を保つ範囲ならばよい。本発明方法を実施する際の
反応温度としては、かなり広い範囲から選定することが
でき、例えば0℃〜200℃、より好ましくは20℃〜
160℃、最も好ましくは40℃〜140℃である。圧
力は常圧で充分反応を進行させ得るが、常圧以上に加圧
してもよい。これら温度、圧力の組み合わせは水及びシ
クロヘキサノンを液体の状態で保ちうる条件が望まし
い。The amount of the immobilized catalyst to be used is preferably 0.005 or more by weight with respect to water. The upper limit may be within a range where the slurry of the immobilized catalyst and the liquid phase maintains fluidity at least under the reaction conditions. The reaction temperature at the time of carrying out the method of the present invention can be selected from a considerably wide range, for example, 0 ° C to 200 ° C, more preferably 20 ° C to 200 ° C.
160 ° C, most preferably 40 ° C to 140 ° C. The reaction can be sufficiently carried out at normal pressure, but the pressure may be increased to normal pressure or higher. The combination of these temperatures and pressures is desirably such that water and cyclohexanone can be kept in a liquid state.
【0034】反応に使用する分子状酸素源としては純酸
素を用いても、また空気等の希釈された形態で用いても
差し支えない。より低圧で反応を行うためには10%を
越える酸素濃度が好ましく、気相部の爆発限界を考慮す
る場合には希釈ガス中の酸素濃度は1%から10%が望
ましい。酸素を希釈するガスとしては、窒素、アルゴ
ン、二酸化炭素、ネオン、ヘリウム、水素、ブタン、プ
ロパン、エタン、メタンなどが挙げられる。As the molecular oxygen source used in the reaction, pure oxygen may be used, or it may be used in a diluted form such as air. In order to carry out the reaction at a lower pressure, an oxygen concentration exceeding 10% is preferable, and when considering the explosion limit of the gas phase, the oxygen concentration in the diluent gas is preferably 1% to 10%. Examples of the gas for diluting oxygen include nitrogen, argon, carbon dioxide, neon, helium, hydrogen, butane, propane, ethane, and methane.
【0035】また反応系中に脂肪族炭化水素、芳香族炭
化水素、含酸素有機化合物、含窒素有機化合物、含硫黄
有機化合物、含ハロゲン有機化合物等を存在させてもよ
い。これらの化合物として例えば、ベンゼン、シクロヘ
キセン、1,3−シクロヘキサジエン、ヘキサン、ペン
タン、1,1’−ビシクロヘキシリデン、3−シクロヘ
キシリデンシクロヘキセン、1,1’−ビシクロヘキセ
ニル、1−シクロヘキシルシクロヘキセン、ジシクロヘ
キシルなどの炭化水素類、メタノール、エタノール、1
−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、
2−ブタノール、1,1−ジメチルエタノール、1,2
−エタンジオール、シクロヘキサノール、cis及びt
rans−1,2−シクロヘキサンジオール、cis及
びtrans−1,3−シクロヘキサンジオール、ci
s及びtrans−1,4−シクロヘキサンジオール、
2−シクロヘキセン−1−オール、1,6−ヘキサンジ
オール、1,5−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサン
ジオール、2−(1−シクロヘキセニル)−シクロヘキ
サノール、2−シクロヘキシリデンシクロヘキサノー
ル、2−シクロヘキシルシクロヘキサノール、1−(1
−シクロヘキセニル)−シクロヘキサノールなどのアル
コール類が挙げられる。Further, an aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, an oxygen-containing organic compound, a nitrogen-containing organic compound, a sulfur-containing organic compound, a halogen-containing organic compound, and the like may be present in the reaction system. Examples of these compounds include benzene, cyclohexene, 1,3-cyclohexadiene, hexane, pentane, 1,1′-bicyclohexylidene, 3-cyclohexylidenecyclohexene, 1,1′-bicyclohexenyl, and 1-cyclohexylcyclohexene , Hydrocarbons such as dicyclohexyl, methanol, ethanol,
-Propanol, 2-propanol, 1-butanol,
2-butanol, 1,1-dimethylethanol, 1,2
-Ethanediol, cyclohexanol, cis and t
trans-1,2-cyclohexanediol, cis and trans-1,3-cyclohexanediol, ci
s and trans-1,4-cyclohexanediol,
2-cyclohexen-1-ol, 1,6-hexanediol, 1,5-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2- (1-cyclohexenyl) -cyclohexanol, 2-cyclohexylidenecyclohexanol, -Cyclohexylcyclohexanol, 1- (1
-Cyclohexenyl) -cyclohexanol.
【0036】又、アセトン、2−ヒドロキシシクロヘキ
サノン、3−ヒドロキシシクロヘキサノン、1,2−シ
クロヘキサンジオン、2−シクロヘキセン−1−オン、
3−シクロヘキセン−1−オン、1,2−エポキシシク
ロヘキサン、3,4−エポキシシクロヘキセン、2,3
−エポキシシクロヘキサン−1−オン、カプロラクト
ン、6−ヒドロキシヘキサナール、5−ヒドロキシヘキ
サナール、5−ヘキセナール、1,6−ヘキサンジアー
ル、2−(1−ヒドロキシシクロヘキシル)−シクロヘ
キサノン、2−(2−ヒドロキシシクロヘキシル)−シ
クロヘキサノン、2−(1−シクロヘキセニル)−シク
ロヘキサノン、2−シクロヘキシリデンシクロヘキサノ
ン、2−シクロヘキシルシクロヘキサノン、ジシクロヘ
キシルエーテルなどの含酸素有機化合物類、ヒドロペル
オキシシクロヘキサン、3−ヒドロペルオキシシクロヘ
キセン、4−ヒドロペルオキシシクロヘキセン、2−ヒ
ドロペルオキシシクロヘキサノン、3−ヒドロペルオキ
シシクロヘキサノン、4−ヒドロペルオキシシクロヘキ
サノン、2−ヒドロペルオキシシクロヘキサノール、3
−ヒドロペルオキシシクロヘキサノール、4−ヒドロペ
ルオキシシクロヘキサノール、などの有機過酸化物類を
挙げることもできる。Also, acetone, 2-hydroxycyclohexanone, 3-hydroxycyclohexanone, 1,2-cyclohexanedione, 2-cyclohexen-1-one,
3-cyclohexen-1-one, 1,2-epoxycyclohexane, 3,4-epoxycyclohexene, 2,3
-Epoxycyclohexane-1-one, caprolactone, 6-hydroxyhexanal, 5-hydroxyhexanal, 5-hexenal, 1,6-hexanedial, 2- (1-hydroxycyclohexyl) -cyclohexanone, 2- (2-hydroxycyclohexyl) ) -Cyclohexanone, 2- (1-cyclohexenyl) -cyclohexanone, 2-cyclohexylidenecyclohexanone, 2-cyclohexylcyclohexanone, dicyclohexyl ether, and other oxygen-containing organic compounds, hydroperoxycyclohexane, 3-hydroperoxycyclohexene, 4-hydro Peroxycyclohexene, 2-hydroperoxycyclohexanone, 3-hydroperoxycyclohexanone, 4-hydroperoxycyclohexanone, 2-hydro Le oxy cyclohexanol, 3
Organic peroxides such as -hydroperoxycyclohexanol and 4-hydroperoxycyclohexanol can also be mentioned.
【0037】更に、アジピン酸、アジピン酸モノメチ
ル、アジピン酸ジメチル、ペンタン二酸、ペンタン二酸
モノメチル、ペンタン二酸ジメチル、ブタン二酸、ブタ
ン二酸モノメチル、ブタン二酸ジメチル、6−ヒドロキ
シヘキサン酸、6−ヒドロキシヘキサン酸メチル、5−
ホルミル−6−ヒドロキシウンデカン二酸、5−ホルミ
ル−5−ウンデセン二酸、6−(2−オキソシクロヘキ
シル)−6−ヒドロキシヘキサン酸、6−(2−オキソ
シクロヘキシリデン)−ヘキサン酸、5−(1−ヒドロ
キシシクロヘキシル)−5−ホルミルペンタン酸、5−
シクロヘキシリデン−5−ホルミルペンタン酸、5−
(1−シクロヘキセニル)−5−ホルミルペンタン酸な
どのカルボン酸類もしくはカルボン酸誘導体類、2−ク
ロロシクロヘキサノンなどの含ハロゲン有機化合物類、
2,2’−ビピリジル、2,2’−ビフェニルジオー
ル、1,10−フェナントロリン、アセチルアセトン、
ジベンゾ[b、d]フランなどの触媒に添加した有機化
合物由来の化合物類などが挙げられる。Further, adipic acid, monomethyl adipate, dimethyl adipate, pentanedioic acid, monomethyl pentanedioate, dimethyl pentanedioate, butanedioic acid, monomethyl butanedioate, dimethyl butanedioate, 6-hydroxyhexanoic acid, Methyl 6-hydroxyhexanoate, 5-
Formyl-6-hydroxyundecandioic acid, 5-formyl-5-undecenedioic acid, 6- (2-oxocyclohexyl) -6-hydroxyhexanoic acid, 6- (2-oxocyclohexylidene) -hexanoic acid, 5- (1-hydroxycyclohexyl) -5-formylpentanoic acid, 5-
Cyclohexylidene-5-formylpentanoic acid, 5-
Carboxylic acids or carboxylic acid derivatives such as (1-cyclohexenyl) -5-formylpentanoic acid; halogen-containing organic compounds such as 2-chlorocyclohexanone;
2,2′-bipyridyl, 2,2′-biphenyldiol, 1,10-phenanthroline, acetylacetone,
Examples include compounds derived from organic compounds added to a catalyst such as dibenzo [b, d] furan.
【0038】またこうした化合物のうち、任意のアルデ
ヒド、ケトンに相当する化合物は、任意のアルコール
類、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノー
ル、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノー
ル、1,1−ジメチルエタノール、シクロヘキサノー
ル、2−シクロヘキセノール、2−ヒドロキシシクロヘ
キサノンといった化合物とアセタール及び/もしくはケ
タール、或いはヘミアセタール及び/もしくはヘミケタ
ールを形成して存在していてもよい。さらに任意のアル
デヒドもしくはケトンに相当する化合物は、任意のアル
デヒドもしくはケトンに相当する化合物とともにアルド
ール縮合、もしくはアルドール縮合してその後脱水反応
によって生成する化合物を存在させてもよい。この場
合、二つのアルデヒド、ケトンに相当する化合物は互い
に異なっていてもよいし、同じ種類の二つの分子であっ
てもかまわない。また一つの分子内に存在する二つのカ
ルボニル基によって、アルドール縮合もしくはアルドー
ル縮合の後に脱水反応が生じたことにより生成する化合
物が存在していてもかまわない。また任意の上述のよう
なカルボン酸類と任意の上述のようなアルコール類とが
エステル化したことによって生じる化合物を存在させて
もかまわない。任意のアルコール類が、エーテル結合す
ることによって生じた化合物を反応中に存在させてもか
まわない。上述した化合物は、反応系中に大量に存在す
ると、副反応が起こりやすく、触媒の活性に悪影響を与
えるため、反応液中の各化合物の存在量は、通常20wt
%以下、好ましくは10wt%以下、更に好ましくは5wt
%以下とするのがよい。Among these compounds, compounds corresponding to arbitrary aldehydes and ketones include arbitrary alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1,1- It may be present as an acetal and / or ketal, or a hemiacetal and / or hemiketal with a compound such as dimethylethanol, cyclohexanol, 2-cyclohexenol, or 2-hydroxycyclohexanone. Further, the compound corresponding to an arbitrary aldehyde or ketone may be present together with a compound corresponding to an arbitrary aldehyde or ketone, in the presence of an aldol condensation or a compound formed by an aldol condensation followed by a dehydration reaction. In this case, the compounds corresponding to the two aldehydes and ketones may be different from each other, or may be two molecules of the same type. Further, a compound formed by dehydration reaction after aldol condensation or aldol condensation due to two carbonyl groups present in one molecule may be present. Further, a compound produced by esterification of any of the above-mentioned carboxylic acids and any of the above-mentioned alcohols may be present. Any alcohol may be present during the reaction with the compound formed by the ether bond. When the above-mentioned compounds are present in a large amount in the reaction system, side reactions are likely to occur and adversely affect the activity of the catalyst. Therefore, the amount of each compound in the reaction solution is usually 20 wt.
%, Preferably 10 wt% or less, more preferably 5 wt% or less.
% Or less.
【0039】さらに水相中及び/又は有機相中に、第4
族から第11族の金属元素由来のイオン、錯体、クラス
ター、イオン性クラスター、酸化物、イオン性金属酸化
物クラスター、水酸化物、金属酸化物のコロイドなどが
重量パーセント濃度にして15%まで、より好ましくは
10%まで存在していてもよい。この際、金属元素に配
位する配位子及び金属元素の価数に関しては特に制約は
ない。また同じく水相中及び/又は有機相中に、ナトリ
ウムイオン、カリウムイオン等の第1族元素の陽イオ
ン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等の第2族
元素の陽イオン、アルミニウムイオン等の第13族元素
の陽イオン等が、固定化触媒に対する重量パーセント濃
度にして15%まで、より好ましくは10%まで含まれ
ていてもかまわない。Further, in the aqueous phase and / or the organic phase,
Up to 15% by weight concentration of ions, complexes, clusters, ionic clusters, oxides, ionic metal oxide clusters, hydroxides, metal oxide colloids, etc., derived from the metal elements of Group 11 to Group 11; More preferably it may be present up to 10%. At this time, there is no particular limitation on the ligand coordinated to the metal element and the valence of the metal element. Similarly, in the aqueous phase and / or the organic phase, cations of Group 1 elements such as sodium ion and potassium ion, cations of Group 2 elements such as magnesium ion and calcium ion, and Group 13 cations such as aluminum ion Elemental cations and the like may be contained up to 15%, more preferably up to 10% by weight based on the immobilized catalyst.
【0040】本発明の酸化反応の反応時間あるいは滞留
時間は、反応条件、反応形式等により異なるが、通常
0.1〜10時間、好ましくは0.2〜5時間である。
反応の形式は、回分式、連続式のいずれでもよく、反応
器の形式も攪拌懸濁床式、固定床式、流動床式など任意
の形式のものを用いることができる。通常は攪拌懸濁床
を用いて連続的に反応を行うのが工業的には有利であ
る。以下、攪拌懸濁床を用いたシクロヘキサノンの連続
酸化反応の例を挙げて具体的に述べる。The reaction time or residence time of the oxidation reaction of the present invention varies depending on the reaction conditions, reaction type and the like, but is usually 0.1 to 10 hours, preferably 0.2 to 5 hours.
The type of the reaction may be any of a batch type and a continuous type, and the type of the reactor may be any type such as a stirred suspension bed type, a fixed bed type and a fluidized bed type. Usually, it is industrially advantageous to carry out the reaction continuously using a stirred suspension bed. Hereinafter, an example of a continuous oxidation reaction of cyclohexanone using a stirred suspension bed will be specifically described.
【0041】[反応形式の概要]反応形式は任意である
が、例えば以下のような反応形式を用いることができ
る。反応器に本発明の固定化触媒を収容しておき、水、
シクロヘキサノン及び分子状酸素源となりうる酸素含有
ガスを連続的に反応器に供給し、同時に生成したアジポ
アルデヒド酸と未反応のシクロヘキサノンを含む反応混
合物を連続的に取り出す。取り出した反応混合物はガス
分離塔でガスを分離し、分離したガスは反応器へ再循環
する。一方、取り出した反応混合物に含まれる固定化触
媒を含む水層は、有機層と層分離した後に反応器へと再
循環する。目的生成物を含んだ有機層は蒸留塔へと導か
れ、蒸留により未反応シクロヘキサノンと、目的生成物
であるアジポアルデヒド酸、副生成物であるその他の化
合物類に分離される。回収したシクロヘキサノンは反応
器へと再循環し、不要な副生成物類はパージすればよ
い。このとき副生成物群に有用な化合物が含まれている
場合には、この蒸留工程でその化合物を取り出すことも
可能である。なお、反応器から取り出した水を含む反応
混合物の有機層と水層との分離が不十分で、有機層に不
溶な固定化触媒が含まれている場合にはそれを分離し、
さらに残った有機層を有機溶媒によって抽出した上で、
有機溶媒層を蒸留塔に導き、目的生成物等を分離しても
よい。[Outline of Reaction Format] The reaction format is arbitrary, and for example, the following reaction format can be used. A reactor containing the immobilized catalyst of the present invention, water,
Cyclohexanone and an oxygen-containing gas that can serve as a molecular oxygen source are continuously supplied to the reactor, and a reaction mixture containing adipoaldehyde acid and unreacted cyclohexanone is simultaneously removed at the same time. The removed reaction mixture is separated into gases in a gas separation tower, and the separated gases are recycled to the reactor. On the other hand, the aqueous layer containing the immobilized catalyst contained in the removed reaction mixture is separated from the organic layer and then recirculated to the reactor. The organic layer containing the target product is led to a distillation column, where it is separated by distillation into unreacted cyclohexanone, the target product adipaldehyde acid, and other by-product compounds. The recovered cyclohexanone may be recycled to the reactor, and unnecessary by-products may be purged. At this time, when a useful compound is contained in the by-product group, the compound can be taken out in this distillation step. Incidentally, if the separation of the organic layer and the aqueous layer of the reaction mixture containing water taken out of the reactor is insufficient and the organic layer contains an insoluble immobilized catalyst, it is separated,
After extracting the remaining organic layer with an organic solvent,
The organic solvent layer may be led to a distillation column to separate a target product or the like.
【0042】[原料供給方法] 1.反応の開始時 反応開始後の反応器中には固定化触媒、シクロヘキサノ
ン、酸素を含むガスが少なくとも存在し、反応器への初
期充填の段階でこれら反応原料等を加える順番には特に
制約はない。しかしながら、副生成物の生成を減少させ
るためには、反応系中に水を共存させ、なおかつ水非存
在下でシクロヘキサノンと固定化触媒とが接触するのを
避けた方が好ましい。水を用いる場合の具体的な添加順
序としては、次のような態様の混合ならびに充填方法を
用いることが好ましい。 (1−1):反応器に固定化触媒を入れた後、水を加
え、次いでシクロヘキサノンを加える。 (1−2):反応器にシクロヘキサノンを入れ、さらに
水を加え、その後固定化触媒を加える。 (1−3):反応器にシクロヘキサノンを入れ、さらに
予め水と接触させてスラリー状にしておいた固定化触媒
の水分散液を加える。 (1−4):反応器に予め水と接触させてスラリー状に
しておいた固定化触媒の水分散液を加え、さらにシクロ
ヘキサノンを加える。 (1−5):初期充填用の別容器に(1−1)から(1
−4)の方法を用いて固定化触媒、水、シクロヘキサノ
ンを混合して懸濁液を調製し、懸濁したスラリーの状態
で反応器に移送する。[Raw Material Supply Method] At the start of the reaction At least a gas containing an immobilized catalyst, cyclohexanone, and oxygen is present in the reactor after the start of the reaction, and there is no particular limitation on the order in which these reaction materials and the like are added at the stage of initial charging to the reactor. . However, in order to reduce the generation of by-products, it is preferable to coexist water in the reaction system and to avoid contact of cyclohexanone with the immobilized catalyst in the absence of water. As a specific order of addition when water is used, it is preferable to use a mixing and filling method in the following manner. (1-1): After putting the immobilized catalyst into the reactor, water is added, and then cyclohexanone is added. (1-2): Cyclohexanone is charged into a reactor, water is further added, and then an immobilized catalyst is added. (1-3): Cyclohexanone is charged into a reactor, and an aqueous dispersion of an immobilized catalyst which has been brought into contact with water and made into a slurry in advance is added. (1-4): An aqueous dispersion of the immobilized catalyst previously brought into contact with water and made into a slurry is added to the reactor, and cyclohexanone is further added. (1-5): (1-1) to (1) in another container for initial filling.
A suspension is prepared by mixing the immobilized catalyst, water and cyclohexanone using the method of -4), and the suspension is transferred to the reactor in the form of a suspended slurry.
【0043】ここでいう固定化触媒には、粉体としての
性状が保たれている限り、適当量の水が含まれていても
良い。例えばFAUタイプのゼオライトを担体とする触
媒の場合には、ゼオライトと金属元素の複合体の乾燥重
量と等重量までの水を含んでいてもかまわない。なお反
応温度が室温を超える場合、(1−1)から(1−5)
の各方法の任意の段階で加熱を開始してもよい。The immobilized catalyst may contain an appropriate amount of water as long as the properties of the powder are maintained. For example, in the case of a catalyst using a FAU-type zeolite as a carrier, the catalyst may contain water up to the dry weight of the composite of zeolite and a metal element. When the reaction temperature exceeds room temperature, (1-1) to (1-5)
The heating may be started at an arbitrary stage of each method.
【0044】また酸素を含むガスに関しては、固定化触
媒、水、シクロヘキサノンを反応器に加える前に反応器
へ充填しておくことが好ましい。さらに、反応器に充填
する前の固定化触媒、水、シクロヘキサノンとも別途事
前に酸素を含むガスと接触しておくことが好ましいが、
この場合の酸素濃度は必ずしも反応条件と同じでなくて
もよい。さらに反応混合物の攪拌及び酸素を含むガスの
流通は、固定化触媒、水、シクロヘキサノンの各充填段
階、もしくは反応温度が室温より高い場合には反応器の
昇温段階ならびに昇温終了後の、いずれから開始しても
よい。また攪拌と酸素を含むガスの流通は、必ずしも同
時に開始する必要はない。As for the gas containing oxygen, it is preferable that the immobilized catalyst, water and cyclohexanone are charged to the reactor before being added to the reactor. Further, it is preferable that the immobilized catalyst before filling the reactor, water, and cyclohexanone are separately contacted with a gas containing oxygen in advance,
The oxygen concentration in this case does not necessarily have to be the same as the reaction conditions. Further, the stirring of the reaction mixture and the flow of the gas containing oxygen may be carried out in each of the immobilized catalyst, water and cyclohexanone filling steps, or, if the reaction temperature is higher than room temperature, after the heating step of the reactor and after completion of the heating. You may start from. Further, the stirring and the circulation of the gas containing oxygen do not always need to be started at the same time.
【0045】2.反応継続時 原料(酸素)の供給 酸化反応が進行するにつれ、反応器内のシクロヘキサノ
ン及び酸素が減少するため、これらを補充しながら連続
的に反応するのが好ましい。酸素の供給方法としては、
以下の態様のいずれかを用いることができる。 (2−1):反応器上部にシクロヘキサノン、水等を還
流させるための冷却装置を設置し、その冷却装置塔頂に
おいて酸素を含むガスをある一定の流量、もしくは、あ
る一定の圧を保って流通させ、連続的に酸素を供給する
方法。 (2−2):反応器上部にシクロヘキサノン、水等を還
流させるための冷却装置を設置し、その冷却装置塔頂に
おいて酸素を含むガスを流通させるが、反応器内の酸素
濃度を測定し、その指示値に応じて酸素を含むガスの流
量もしくは酸素分圧を変化させ、連続的に酸素を供給す
る方法。 (2−3):酸素供給口を反応液内に設置した(2−
1)もしくは(2−2)に準ずる方法。 (2−4):反応器内の圧力を一定に保ち、反応の進行
によって圧力が減少した分を純酸素の添加により補償す
る、もしくは、反応器内の酸素濃度を測定し、その指示
値に応じて純酸素又は純酸素と希釈ガスを供給し、反応
器内の全圧ならびに酸素分圧を一定に保つ方法。2. Supply of Raw Material (Oxygen) During Continuation of Reaction As the oxidation reaction proceeds, cyclohexanone and oxygen in the reactor decrease. Therefore, it is preferable to continuously react while supplementing these. As a method of supplying oxygen,
Any of the following embodiments can be used. (2-1): A cooling device for refluxing cyclohexanone, water, etc. is installed at the top of the reactor, and a gas containing oxygen is maintained at a certain flow rate or a certain pressure at the top of the cooling device. A method of circulating and supplying oxygen continuously. (2-2): A cooling device for refluxing cyclohexanone, water, etc. is installed at the upper part of the reactor, and a gas containing oxygen is passed at the top of the cooling device. The oxygen concentration in the reactor is measured, A method of continuously supplying oxygen by changing the flow rate or oxygen partial pressure of a gas containing oxygen according to the indicated value. (2-3): An oxygen supply port was installed in the reaction solution.
A method according to 1) or (2-2). (2-4): Keep the pressure in the reactor constant, compensate for the decrease in pressure due to the progress of the reaction by adding pure oxygen, or measure the oxygen concentration in the reactor and adjust the indicated value to A method in which pure oxygen or pure oxygen and a diluent gas are supplied, and the total pressure and the oxygen partial pressure in the reactor are kept constant.
【0046】酸素を含むガスを流通させる場合には、酸
素の供給量は「酸素の供給量(mol/h)/シクロヘキサ
ノンの供給量(mol/h)」の値が0.01から200、
好ましくは0.05から100の間で行うとよい。また
酸素を含むガスを反応混合物内に直接供給する場合に
は、その供給口の形状及び大きさには特に制約がない。
供給口は、攪拌軸もしくは攪拌翼に取り付けてあっても
かまわないし、それらとは独立して別途設けてもよい。When a gas containing oxygen is allowed to flow, the value of “oxygen supply amount (mol / h) / cyclohexanone supply amount (mol / h)” is 0.01 to 200;
Preferably, it is performed between 0.05 and 100. When the gas containing oxygen is directly supplied into the reaction mixture, the shape and size of the supply port are not particularly limited.
The supply port may be attached to a stirring shaft or a stirring blade, or may be separately provided independently of them.
【0047】原料(シクロヘキサノン)の供給 シクロヘキサノンの反応器への供給方法は、以下の態様
のいずれを用いてもよいが、反応を安定化させるために
(3−1)の方法を用いるのが好ましい。 (3−1):反応器へ間断なく連続的に供給する方法 (3−2):ある間隔時間をおいて間欠的に供給する方
法Supply of Raw Material (Cyclohexanone) The method for supplying cyclohexanone to the reactor may be any of the following embodiments, but it is preferable to use the method (3-1) for stabilizing the reaction. . (3-1): A method of continuously supplying to the reactor without interruption (3-2): A method of intermittently supplying after a certain interval time
【0048】[反応方法]本反応は、攪拌を伴って行っ
ても、攪拌をさせずに行ってもよいが、攪拌を行う方が
好ましい。その場合、攪拌動力は、固定化触媒を含む反
応混合物の容積当たり、通常4W/リットル以下であ
り、より好ましくは3W/リットル以下である。攪拌動
力があまりに大きすぎると固定化触媒の破砕が起こりや
すくなり、その結果、固定化触媒の分離性や触媒活性の
低下をもたらすので好ましくない。攪拌軸の本数は、槽
に対して一本でも二本でもそれ以上でもかまわない。液
に対する攪拌軸の挿入は上部でも横でも下部でもそれぞ
れの中間的な角度でもよい。例えば、中心攪拌、攪拌軸
を槽底から挿入する中心攪拌、偏心攪拌、側面攪拌など
が挙げられるが、もちろん、これらの方法に特に限定さ
れるわけではない。[Reaction Method] The present reaction may be carried out with or without stirring, but it is preferable to carry out stirring. In that case, the stirring power is usually 4 W / liter or less, more preferably 3 W / liter or less, per volume of the reaction mixture containing the immobilized catalyst. If the stirring power is too large, crushing of the immobilized catalyst is liable to occur, and as a result, the separability of the immobilized catalyst and the catalytic activity are lowered, which is not preferable. The number of stirring shafts may be one, two or more for the tank. The insertion of the stirring shaft into the liquid may be at the top, at the side, at the bottom, or at an intermediate angle. For example, center stirring, center stirring in which a stirring shaft is inserted from the bottom of the tank, eccentric stirring, side stirring, and the like can be cited, but of course, the method is not particularly limited to these methods.
【0049】攪拌翼の羽根の枚数は特に限定されず、1
乃至10枚等のものが適宜使用できる。攪拌翼はいかな
るタイプのものでも使用できる。例えば、プロペラ翼、
角度付き平羽根、ピッチ付き平羽根、平羽根ディスクタ
ービン、平羽根(タービン)、パドル、湾曲羽根、ファ
ウドラー型、ブルマージン型、ヘリカル翼、アンカー
翼、適当な穴のあいたパドル翼などが挙げられる。さら
に液相同士の混合の効率を上げ、気相部との接触効率を
高めるために、反応器内にじゃま板、バッフルプレー
ト、ドラフトチューブ等を設置してもよい。また、必要
に応じて金属(鉄)化合物を水、もしくはシクロヘキサ
ノンに可溶な形で反応器に連続して供給してもよい。The number of blades of the stirring blade is not particularly limited.
One to ten sheets or the like can be used as appropriate. Any type of stirring blade can be used. For example, propeller wings,
Angled flat blades, pitched flat blades, flat blade disk turbines, flat blades (turbines), paddles, curved blades, faudler type, bull margin type, helical blades, anchor blades, paddle blades with appropriate holes, etc. . Further, a baffle, a baffle plate, a draft tube and the like may be installed in the reactor in order to increase the mixing efficiency of the liquid phases and the contact efficiency with the gas phase. If necessary, the metal (iron) compound may be continuously supplied to the reactor in a form soluble in water or cyclohexanone.
【0050】[反応混合物の分離方法]反応混合物の分
離方法に特に制約はなく、例えば以下の態様が採用され
るが、これらの中、フィルターの目詰まり等の負担を減
少させる意味で(4−1)及び(4−2)がより好まし
い。 (4−1):反応器内もしくは反応器外に反応混合物の
静置槽を設け、固定化触媒の混入を避けて液相(有機
層)部分のみを取り出す。 (4−2):反応器内もしくは反応器外に反応混合物の
静置槽を設け、固定化触媒の混入を避けて液相(有機
層)部分のみを取り出し、さらに微量混入した固定化触
媒を除去する目的で液相(有機層)をフィルターに通し
て取り出す。 (4−3)反応器内もしくは反応器外にフィルターを設
置し、固定化触媒を除去して液相部を取り出す。また静
置槽、フィルターともに複数用いてもよく、その場合は
並列させても直列させてもあるいはそれらが混在する形
式で用いてもよい。また有機層と水層の分離性を高める
目的で、静置槽内で反応温度よりも低い温度に自然放冷
ないしは強制冷却してもよい。[Method of Separating Reaction Mixture] There is no particular limitation on the method of separating the reaction mixture. For example, the following embodiments are employed. Among them, (4-) is used in order to reduce the burden such as filter clogging. 1) and (4-2) are more preferred. (4-1): A stationary tank for the reaction mixture is provided inside or outside the reactor, and only the liquid phase (organic layer) portion is taken out while avoiding mixing of the immobilized catalyst. (4-2): A stationary tank for the reaction mixture is provided inside or outside of the reactor, and only the liquid phase (organic layer) is taken out while avoiding mixing of the immobilized catalyst. The liquid phase (organic layer) is taken out through a filter for the purpose of removal. (4-3) A filter is installed inside or outside the reactor, the immobilized catalyst is removed, and the liquid phase is taken out. In addition, a plurality of stationary tanks and filters may be used, and in that case, they may be used in parallel or in series, or in a form in which they are mixed. In order to enhance the separation between the organic layer and the aqueous layer, the organic layer may be naturally cooled or forcedly cooled to a temperature lower than the reaction temperature in the standing tank.
【0051】[再循環方法]反応器から取り出した反応
混合物を、静置、更にはフィルター通過等を施して得た
固定化触媒を含んだ液相(水層)を反応器内へと再循環
させる際、或いは後述の蒸留操作によって回収したシク
ロヘキサノンを反応器へと再循環させる際には、その固
定化触媒を含んだ液相もしくは回収したシクロヘキサノ
ンの温度を(反応温度−60℃)を超える温度で、より
好ましくは(反応温度−50℃)を超える温度で反応器
内へと再循環させるのが好ましい。このとき移送用に圧
縮ガスを用いてもよく、その種類についての制約は特に
ないが、反応で使用しているガスと同様のガス、反応で
使用しているガスを他の不活性ガスで希釈したガス、或
いは不活性ガスを用いるのが好ましい。この場合の不活
性ガスとは窒素、アルゴン、二酸化炭素、ネオン、ヘリ
ウム等をいう。酸素を含むガスを反応器内へと再循環さ
せるときには、その温度は任意だが、室温から反応温度
までの間で行うのが好ましい。この再循環ガスが室温よ
り高温の場合には、反応器の熱媒として使用することも
できる。[Recycling Method] The reaction mixture taken out of the reactor is allowed to stand, and furthermore, a liquid phase (aqueous layer) containing the immobilized catalyst obtained by passing through a filter is recycled into the reactor. When the cyclohexanone recovered by the distillation operation described below is recycled to the reactor, the temperature of the liquid phase containing the immobilized catalyst or the temperature of the recovered cyclohexanone exceeds (reaction temperature −60 ° C.) More preferably, it is preferable to recycle into the reactor at a temperature exceeding (reaction temperature −50 ° C.). At this time, compressed gas may be used for transfer, and there is no particular restriction on the type of gas, but a gas similar to the gas used in the reaction and a gas used in the reaction are diluted with another inert gas. It is preferable to use a purified gas or an inert gas. In this case, the inert gas refers to nitrogen, argon, carbon dioxide, neon, helium, or the like. When the oxygen-containing gas is recirculated into the reactor, the temperature is arbitrary, but it is preferably between room temperature and the reaction temperature. When the recirculated gas is higher than room temperature, it can be used as a heating medium for the reactor.
【0052】[抽出方法]反応混合物を有機層と水層と
に静置分離した際に有機層に随伴した固定化触媒をフィ
ルター分離した後、液相(有機層)を有機溶媒にて抽出
する場合、抽出溶媒としては様々なものを用いることが
できるが、中でもシクロヘキサノンを用いるのが好まし
い。抽出時の温度は任意だが、室温から反応温度までの
間で行うのが好ましい。[Extraction method] When the reaction mixture is allowed to stand and separated into an organic layer and an aqueous layer, the immobilized catalyst accompanying the organic layer is separated by filtration, and then the liquid phase (organic layer) is extracted with an organic solvent. In this case, various extraction solvents can be used, but among them, cyclohexanone is preferably used. The temperature at the time of extraction is arbitrary, but it is preferably carried out between room temperature and the reaction temperature.
【0053】[蒸留方法]最終的に目的生成物であるア
ジポアルデヒド酸を取り出すためには蒸留工程を用いる
のが好ましい。例えば以下のような方法を用いることが
できる。反応混合物から分離した有機化合物を主体とす
る混合物及び/又は抽出溶液をまず第一塔にて蒸留し、
未反応もしくは抽出溶媒として用いたシクロヘキサノン
ならびに低沸点化合物を、反応混合物から分離する。底
部から得られた混合物をさらに第二塔で蒸留し、目的生
成物であるアジポアルデヒド酸を塔頂から取り出す。こ
の際、アジピン酸などの付加価値の高い副生成物を塔底
から得られる混合物の中から更に取りだしてもよい。[Distillation method] In order to finally remove adipaldehyde acid which is a target product, it is preferable to use a distillation step. For example, the following method can be used. A mixture mainly composed of an organic compound and / or an extraction solution separated from the reaction mixture is first distilled in the first column,
Cyclohexanone, unreacted or used as extraction solvent, and low-boiling compounds are separated from the reaction mixture. The mixture obtained from the bottom is further distilled in a second column, and the desired product, adipoaldehyde acid, is removed from the top. At this time, high value-added by-products such as adipic acid may be further removed from the mixture obtained from the bottom of the column.
【0054】[触媒活性の安定化方法及び触媒賦活方
法]触媒活性の経時的な劣化が起こり反応が不安定にな
った場合には、反応液の一部を連続的に取り出し、反
応液中の固定化触媒に対し賦活処理を施した後再循環す
る、あるいは新しい固定化触媒、ゼオライトに担持し
ている金属元素を含む化合物、若しくは必要な有機化合
物等を連続的に反応器へと供給して、反応器内の触媒活
性を一定のレベルに保つことが望ましく、及びを組
合せて行ってもよい。[Catalyst activity stabilization method and catalyst activation method] When the catalyst activity deteriorates with time and the reaction becomes unstable, a part of the reaction solution is continuously taken out and the reaction solution Recycle after applying the activation treatment to the immobilized catalyst, or continuously supply a new immobilized catalyst, a compound containing a metal element supported on zeolite, or a necessary organic compound to the reactor. , It is desirable to keep the catalyst activity in the reactor at a constant level, and may be performed in combination.
【0055】固定化触媒を賦活させる方法としては、下
記のいずれの方法を用いることができ、これらの方法は
必要に応じて組み合わせて用いてもよい。 (5−1):酸性水溶液で処理する方法、 (5−2):アルカリ性水溶液で処理する方法、 (5−3):酸化剤で処理する方法、 (5−4):還元剤で処理する方法、 (5−5):溶媒にて固定化触媒上の付着成分を除去す
る方法、 (5−6):超臨界流体を用いて処理する方法、 (5−7):100℃以上の温度で熱処理する方法、 (5−8):液相または気相にて固定化触媒から溶出し
た金属元素、有機化合物などを補充する方法、 (5−9):50kPa以下に減圧して低沸点化合物を
除去する方法As a method for activating the immobilized catalyst, any of the following methods can be used, and these methods may be used in combination as needed. (5-1): a method of treating with an acidic aqueous solution, (5-2): a method of treating with an alkaline aqueous solution, (5-3): a method of treating with an oxidizing agent, (5-4): a method of treating with a reducing agent Method, (5-5): method of removing adhering components on the immobilized catalyst with a solvent, (5-6): method of treating with a supercritical fluid, (5-7): temperature of 100 ° C. or more (5-8): a method of replenishing metal elements, organic compounds, and the like eluted from the immobilized catalyst in a liquid phase or a gas phase, (5-9): a low boiling point compound by reducing the pressure to 50 kPa or less. How to remove
【0056】賦活処理の終わった固定化触媒は、乾燥し
た状態、水、シクロヘキサノン等を含んだスラリーの状
態、或いは水、シクロヘキサノン等の溶媒を含んだケー
キ状態のいずれの状態で反応器に再循環させてもよい。
このとき、乾燥した状態というのは固定化触媒が粉体と
しての性状を保っている状態をいい、適当量の水を含ん
でいてもかまわない。また、再循環させるときの温度
は、室温から(反応温度+30℃)、より好ましくは、
室温から(反応温度+20℃)がよい。The immobilized catalyst after the activation treatment is recirculated to the reactor in any of a dry state, a slurry state containing water, cyclohexanone, etc., and a cake state containing water, cyclohexanone, etc. May be.
At this time, the dry state refers to a state in which the immobilized catalyst maintains its properties as a powder, and may contain an appropriate amount of water. The temperature at the time of recirculation is from room temperature (reaction temperature + 30 ° C), more preferably,
The temperature is preferably from room temperature (reaction temperature + 20 ° C).
【0057】本発明方法により環状ケトン、特にシクロ
ヘキサノンの酸化反応で得られるアジポアルデヒド酸は
各種合成品の中間原料として有用であるが、このアジポ
アルデヒド酸を水素化触媒の存在下、アンモニア及び水
素と反応させ6−アミノカプロン酸を生成することが出
来、このものは更に加熱処理することによりナイロン−
6の原料であるε−カプロラクタムに変換することがで
きる。The adipoaldehyde acid obtained by the oxidation reaction of a cyclic ketone, particularly cyclohexanone, according to the present invention is useful as an intermediate material for various synthetic products. It can be reacted with hydrogen to produce 6-aminocaproic acid, which is further heat-treated to give nylon-
6 can be converted to ε-caprolactam.
【0058】6−アミノカプロン酸は、アジポアルデヒ
ド酸及び/又はアジポアルデヒド酸誘導体を、通常、3
0〜300℃の温度で加圧条件下、水素化触媒の存在下
に過剰量のアンモニア及び水素と反応させるか、或いは
アジポアルデヒド酸及び/又はアジポアルデヒド酸誘導
体をアンモニアによりアミド化した後に水素と反応させ
ることにより生成する。この場合、アジポアルデヒド酸
誘導体は、主に前記アジポアルデヒド酸の製造時に由来
するもので、異なった種類の誘導体が二種類以上含まれ
る混合物であってもかまわず、具体的にはアジポアルデ
ヒド酸エステル、アジポアルデヒド酸アセタール、アジ
ポルデヒド酸エステルのアセタール体を示す。エステル
前駆体のアルコール及びアセタール体の前駆体となるア
ルコールとしては、通常炭素数1から4のアルコールで
あり、好ましくはメタノール、エタノールn−プロパノ
ール,i−プロパノール、n−ブタノール、t−ブタノ
ール、1,4-ブタンジオールである。水素化触媒として
は、水素化反応に使用されている公知触媒から適宜選択
することが出来、例えばコバルト、ニッケル、パラジウ
ム、白金、ルテニウム、ロジウムを主体とする触媒を挙
げることができる。又、これらの反応で溶媒を用いる場
合には、通常炭素数1〜6のアルカノール、水、三級ア
ミン、炭素数2〜10のエーテルを使用することが出来
る。さらに必要に応じて酸触媒によるエステルの加水分
解工程、アセタールの加水分解工程を任意の段階で行っ
てもよい。6-Aminocaproic acid is obtained by adding adipaldehyde acid and / or an adipaldehyde acid derivative, usually 3
Reacting with excess amounts of ammonia and hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst at a temperature of 0 to 300 ° C. under pressure or after amidating adipoaldehyde acid and / or adipoaldehyde acid derivative with ammonia Produced by reacting with hydrogen. In this case, the adipaldehyde acid derivative is mainly derived from the production of the adipaldehyde acid, and may be a mixture containing two or more different types of derivatives. The acetal form of aldehyde acid ester, adipaldehyde acid acetal, and adipaldehyde ester is shown. The alcohol for the ester precursor and the alcohol for the acetal precursor are usually alcohols having 1 to 4 carbon atoms, preferably methanol, ethanol n-propanol, i-propanol, n-butanol, t-butanol, , 4-butanediol. The hydrogenation catalyst can be appropriately selected from known catalysts used for the hydrogenation reaction, and examples thereof include a catalyst mainly containing cobalt, nickel, palladium, platinum, ruthenium, and rhodium. When a solvent is used in these reactions, an alkanol having 1 to 6 carbon atoms, water, a tertiary amine, or an ether having 2 to 10 carbon atoms can be usually used. Further, if necessary, the step of hydrolyzing the ester and the step of hydrolyzing the acetal using an acid catalyst may be carried out at any stage.
【0059】還元及びアミノ化反応により得られた生成
物から触媒、アンモニアを分離した後、必要な場合は6
−アミノカプロン酸を分離し、更に精製して製品として
回収することができる。一方、ε−カプロラクタムの製
造を目的とする場合には、触媒及びアンモニアを分離し
た後のアミノカプロン酸含有溶液若しくは更に分離精製
操作を行ったアミノカプロン酸を、通常100〜370
℃に加熱して縮合閉環反応させ目的化合物に変換する。
ε−カプロラクタムは、蒸留等の通常の方法により反応
生成液から分離、回収する。After separating the catalyst and ammonia from the product obtained by the reduction and amination reaction, if necessary,
-The aminocaproic acid can be separated, further purified and recovered as a product. On the other hand, when the purpose is to produce ε-caprolactam, the aminocaproic acid-containing solution after separation of the catalyst and ammonia or the aminocaproic acid that has been further subjected to separation and purification is usually used in an amount of 100 to 370.
The mixture is heated to ℃ to cause a condensation ring-closing reaction to convert to the target compound.
[epsilon] -caprolactam is separated and recovered from the reaction solution by a usual method such as distillation.
【0060】[0060]
【実施例】次に本発明方法を実施例及び例により、更に
詳しく説明するが本発明はその要旨を越えない限り以下
の実施例及び例に限定されるものではない。尚、下記例
におけるNH3/Fe[モル比]は、添加使用した鉄元素に対
する比を表す。Next, the method of the present invention will be described in more detail with reference to examples and examples, but the present invention is not limited to the following examples and examples unless it exceeds the gist. In the following examples, NH 3 / Fe [molar ratio] indicates the ratio to the iron element used.
【0061】固定化触媒の調製 例1(固定化触媒−1) PQ社製FAU型ゼオライトCBV−760(Si/2
Al=55.0[モル比]、H型)10.00gに、脱
塩水100mlに硝酸鉄(III)9水和物4.05gを
溶解させた溶液を加え、空気雰囲気下、室温で1分間攪
拌した。このスラリーを室温に保ちつつ、濃アンモニア
水(28〜30重量%)1.82ml(NH3/Fe[モル比]:
2.79)を5分間かけて滴下した。得られた黄褐色のスラ
リーを60℃に昇温し、その温度を保ちつつ1時間攪拌
した。サンプルは濾別し、濾液のpHが7.5以下にな
るまで脱塩水を用いて洗浄、その後エバポレーターにて
減圧乾燥した。乾燥したサンプルはさらに窒素気流下、
管状炉を用いて750℃で3時間処理した。得られたサ
ンプルを(固定化触媒−1)とする。得られた固形物
(サンプル)を水で洗浄・乾燥した後、蛍光X線分光法
(以下、XRFと称する)によって鉄含有量を測定した
ところ、重量パーセント濃度にして1.25%であっ
た。またFe担持後のSi/2Al(モル比)は68で
あった。 Preparation Example 1 of Immobilized Catalyst (Immobilized Catalyst-1) FAU type zeolite CBV-760 (Si / 2) manufactured by PQ
Al = 55.0 [molar ratio], H-type) was added to a solution in which 4.05 g of iron (III) nitrate nonahydrate was dissolved in 100 ml of demineralized water, and 1 minute at room temperature under an air atmosphere for 1 minute. Stirred. While maintaining this slurry at room temperature, 1.82 ml of concentrated ammonia water (28 to 30% by weight) (NH 3 / Fe [molar ratio]:
2.79) was added dropwise over 5 minutes. The resulting yellow-brown slurry was heated to 60 ° C. and stirred for 1 hour while maintaining the temperature. The sample was separated by filtration, washed with demineralized water until the pH of the filtrate became 7.5 or less, and then dried under reduced pressure using an evaporator. The dried sample is further subjected to a stream of nitrogen,
The treatment was performed at 750 ° C. for 3 hours using a tube furnace. The obtained sample is referred to as (immobilized catalyst-1). After the obtained solid (sample) was washed and dried with water, the iron content was measured by X-ray fluorescence spectroscopy (hereinafter, referred to as XRF). . The Si / 2Al (molar ratio) after Fe loading was 68.
【0062】例2(固定化触媒−2) 例1(固定化触媒−1)において、Fe担持時に添加す
る濃アンモニア水の体積を3.04ml(NH3/Fe[モル
比]:4.66)に変更した以外は、全く同じ手法を用いて
(固定化触媒−2)を調製した。XRFによると鉄含有
量は4.84%であった。Example 2 (Immobilized Catalyst-2) In Example 1 (Immobilized Catalyst-1), the volume of concentrated aqueous ammonia added during Fe loading was 3.04 ml (NH 3 / Fe [molar ratio]: 4.66). (Immobilized catalyst-2) was prepared in exactly the same manner except for the change. According to XRF, the iron content was 4.84%.
【0063】例3(固定化触媒−3) 脱塩水100mlに硝酸鉄(III)9水和物4.05g
を溶解させた溶液を室温で攪拌しながら、濃アンモニア
水(28〜30重量%)1.82mlを5分間かけて滴下し
た。得られた赤褐色の反応混合物を室温下さらに30分
間攪拌、その後、PQ社製FAU型ゼオライトCBV−
760(Si/2Al=55.0[モル比]、H型)1
0.00gを投入し、温度を60℃に昇温してさらに1
時間攪拌した。サンプルは濾別し、濾液のpHが7.5
以下になるまで脱塩水を用いて洗浄、その後エバポレー
ターにて減圧乾燥した。乾燥したサンプルはさらに窒素
気流下、管状炉を用いて750℃で3時間処理した。得
られたサンプルを(固定化触媒−3)とする。得られた
固形物(サンプル)を水で洗浄・乾燥した後、XRFに
よって鉄含有量を測定したところ、重量パーセント濃度
にして0.91%であった。Example 3 (Immobilized catalyst-3) 4.05 g of iron (III) nitrate 9 hydrate in 100 ml of demineralized water
1.82 ml of concentrated aqueous ammonia (28 to 30% by weight) was added dropwise over 5 minutes while stirring the solution in which was dissolved at room temperature. The resulting reddish-brown reaction mixture was stirred at room temperature for another 30 minutes, and then PQ FAU zeolite CBV-
760 (Si / 2Al = 55.0 [molar ratio], H type) 1
0.00 g, and the temperature was raised to 60 ° C.
Stirred for hours. The sample was filtered off and the pH of the filtrate was 7.5.
Washing was performed using demineralized water until the temperature became below, and then dried under reduced pressure using an evaporator. The dried sample was further treated at 750 ° C. for 3 hours using a tubular furnace under a nitrogen stream. The obtained sample is referred to as (immobilized catalyst-3). After the obtained solid (sample) was washed and dried with water, the iron content was measured by XRF and found to be 0.91% in terms of weight percent concentration.
【0064】例4(固定化触媒−4) PQ社製FAU型ゼオライトCBV−760(Si/2
Al=55.0[モル比]、H型)10.00gに、脱
塩水100mlに硝酸鉄(III)9水和物4.05gを
溶解させた溶液を加え、空気雰囲気下60℃まで昇温さ
せ、30分間攪拌した。反応混合物を60℃に保ち、攪
拌しながら濃アンモニア水(28〜30重量%)1.82m
lを5分間かけて滴下した。得られた黄褐色のスラリー
を60℃でさらに30分攪拌した。その後サンプルは濾
別し、濾液のpHが7.5以下になるまで脱塩水を用い
て洗浄、その後エバポレーターにて減圧乾燥した。乾燥
したサンプルはさらに窒素気流下、管状炉を用いて75
0℃で3時間処理した。得られたサンプルを(固定化触
媒−4)とする。得られた固形物(サンプル)を水で洗
浄・乾燥した後、XRFによって鉄含有量を測定したと
ころ、重量パーセント濃度にして1.55%であった。Example 4 (Immobilized catalyst-4) FAU type zeolite CBV-760 (Si / 2) manufactured by PQ
Al = 55.0 [molar ratio, H type], a solution of 4.05 g of iron (III) nitrate nonahydrate in 100 ml of demineralized water was added to 10.00 g of the solution, and the temperature was raised to 60 ° C. in an air atmosphere. And stirred for 30 minutes. The reaction mixture was maintained at 60 ° C., and stirred while stirring.
1 was added dropwise over 5 minutes. The resulting tan slurry was stirred at 60 ° C. for another 30 minutes. Thereafter, the sample was separated by filtration, washed with demineralized water until the pH of the filtrate became 7.5 or less, and then dried under reduced pressure using an evaporator. The dried sample is further subjected to a tube furnace under nitrogen stream for 75 minutes.
Treated at 0 ° C. for 3 hours. The obtained sample is referred to as (immobilized catalyst-4). After the obtained solid (sample) was washed and dried with water, the iron content was measured by XRF. As a result, the iron content was 1.55% in terms of weight percent concentration.
【0065】例5(固定化触媒−5) PQ社製FAU型ゼオライトCBV−760(Si/2
Al=55.0[モル比]、H型)10.00gに、脱
塩水100mlに硝酸鉄(III)9水和物4.04gを
溶解させた溶液を加え、空気雰囲気下60℃まで昇温さ
せ、55分間攪拌した。反応混合物を60℃に保ち、攪
拌しながら濃アンモニア水(28〜30重量%)1.82m
lを5分間かけて滴下した。得られた黄褐色のスラリー
を60℃でさらに5分攪拌した。その後サンプルは濾別
し、濾液のpHが7.5以下になるまで脱塩水を用いて
洗浄、その後エバポレーターにて減圧乾燥した。乾燥し
たサンプルはさらに窒素気流下、管状炉を用いて750
℃で3時間処理した。得られたサンプルを(固定化触媒
−5)とする。得られた固形物(サンプル)を水で洗浄
・乾燥した後、XRFによって鉄含有量を測定したとこ
ろ、重量パーセント濃度にして1.49%であった。Example 5 (Immobilized catalyst-5) FAU type zeolite CBV-760 (Si / 2) manufactured by PQ
Al = 55.0 [molar ratio, H type], a solution of 4.04 g of iron (III) nitrate nonahydrate in 100 ml of demineralized water was added to 10.00 g of the solution, and the temperature was raised to 60 ° C. in an air atmosphere. And stirred for 55 minutes. The reaction mixture was maintained at 60 ° C., and stirred while stirring.
1 was added dropwise over 5 minutes. The resulting tan slurry was stirred at 60 ° C. for a further 5 minutes. Thereafter, the sample was separated by filtration, washed with demineralized water until the pH of the filtrate became 7.5 or less, and then dried under reduced pressure using an evaporator. The dried sample was further subjected to 750 in a tube furnace under a nitrogen stream.
Treated at ℃ for 3 hours. The obtained sample is referred to as (immobilized catalyst-5). After the obtained solid (sample) was washed and dried with water, the iron content was measured by XRF. As a result, the iron content was 1.49% in terms of weight percent concentration.
【0066】例6(固定化触媒−6) Zeolyst International社製FAU型ゼオライトCBV
−760(Si/2Al=55.0[モル比]、H型)
30.0gに、1mol/l(リットル)硝酸アンモニウム水溶液
600mlを加え、80℃で1時間攪拌した。その後サ
ンプルをろ過し、脱塩水にて洗浄した。さらにもう一度
サンプルに1mol/l(リットル)硝酸アンモニウム水溶液60
0mlを加え、80℃で1時間攪拌し、ろ過、洗浄、乾
燥を行ってアンモニウム型FAUゼオライトを得た。得
られたアンモニウム型FAUゼオライトのうち、10.
00gに脱塩水100mlに硝酸鉄(III)9水和物
4.05gを溶解させた溶液を加え、空気雰囲気下60
℃まで昇温させ、30分間攪拌した。反応混合物を60
℃に保ち、攪拌しながら濃アンモニア水(28〜30重量
%)1.82mlを5分間かけて滴下した。得られた黄
褐色のスラリーを60℃でさらに30分攪拌した。その
後サンプルは濾別し、濾液のpHが7.5以下になるま
で脱塩水を用いて洗浄、その後エバポレーターにて減圧
乾燥した。乾燥したサンプルはさらに窒素気流下、管状
炉を用いて750℃で3時間処理した。得られたサンプ
ルを(固定化触媒−6)とする。得られた固形物(サン
プル)を水で洗浄・乾燥した後、XRFによって鉄含有
量を測定したところ、重量パーセント濃度にして1.6
3%であった。Example 6 (Immobilized catalyst-6) Zaulyst International FAU type zeolite CBV
-760 (Si / 2Al = 55.0 [molar ratio], H type)
600 ml of a 1 mol / l (liter) aqueous ammonium nitrate solution was added to 30.0 g, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the sample was filtered and washed with deionized water. Further, a 1 mol / l (liter) ammonium nitrate aqueous solution 60
After adding 0 ml, the mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour, filtered, washed and dried to obtain ammonium-type FAU zeolite. Among the obtained ammonium-type FAU zeolites, 10.
A solution prepared by dissolving 4.05 g of iron (III) nitrate nonahydrate in 100 ml of demineralized water was added to 00 g of the solution, and the solution was added under an air atmosphere.
The temperature was raised to ° C., and the mixture was stirred for 30 minutes. 60 reaction mixture
C. and 1.82 ml of concentrated aqueous ammonia (28 to 30% by weight) was added dropwise over 5 minutes with stirring. The resulting tan slurry was stirred at 60 ° C. for another 30 minutes. Thereafter, the sample was separated by filtration, washed with demineralized water until the pH of the filtrate became 7.5 or less, and then dried under reduced pressure using an evaporator. The dried sample was further treated at 750 ° C. for 3 hours using a tubular furnace under a nitrogen stream. The obtained sample is referred to as (immobilized catalyst-6). After washing and drying the obtained solid (sample) with water, the iron content was measured by XRF.
3%.
【0067】例7(固定化触媒−7) PQ社製FAU型ゼオライトCBV−760(Si/2
Al=55.0[モル比]、H型)10.00gに、脱
塩水100mlに硝酸鉄(III)9水和物4.05gを
溶解させた溶液を加え、60℃に昇温し、その温度を保
ちつつ1時間攪拌した。サンプルは濾別し、濾液のpH
が6.5以下になるまで脱塩水を用いて洗浄、その後エ
バポレーターにて減圧乾燥した。乾燥したサンプルはさ
らに窒素気流下管状炉を用いて750℃で3時間処理し
た。得られたサンプルを(固定化触媒−7)とする。得
られた固形物(サンプル)を水で洗浄・乾燥した後、X
RFによって鉄含有量を測定したところ、重量パーセン
ト濃度にして0.77%であった。またFeイオン交換
後のSi/2Al(モル比)は70であった。Example 7 (Immobilized catalyst-7) FAU type zeolite CBV-760 (Si / 2) manufactured by PQ
Al = 55.0 [molar ratio, H type], a solution in which 4.05 g of iron (III) nitrate nonahydrate was dissolved in 100 ml of deionized water was added to 10.00 g of the solution, and the temperature was raised to 60 ° C. The mixture was stirred for 1 hour while maintaining the temperature. The sample is filtered off and the pH of the filtrate
Was reduced to 6.5 or less using deionized water, and then dried under reduced pressure using an evaporator. The dried sample was further treated at 750 ° C. for 3 hours in a tubular furnace under a nitrogen stream. The obtained sample is referred to as (immobilized catalyst-7). After washing and drying the obtained solid (sample) with water, X
The iron content was determined by RF to be 0.77% by weight percent. The Si / 2Al (molar ratio) after Fe ion exchange was 70.
【0068】実施例 1 内径50mm,内側の高さ25mmのガラス製反応器に
2.00gの(固定化触媒−1)を入れ,水15ml,
シクロヘキサノン1.5gを加え,分子状酸素微加圧下
(常圧に対して1kPa程度加圧)全長30mm,最大
直径8mmのテフロンコートされたほぼ円筒形のスター
ラーバーを用い,マグネチックスターラーで1200か
ら1500rpmにて撹拌しながら,85℃で1.5時
間反応させた。得られた反応混合物から固定化触媒を遠
心分離,さらに溶媒(メタノール)を用いて抽出し,内
部標準を用いたガスクロマトグラフにて分析したとこ
ろ、目的生成物であるアジポアルデヒド酸の収率は7.
4%であった。Example 1 A glass reactor having an inner diameter of 50 mm and an inner height of 25 mm was charged with 2.00 g of (immobilized catalyst-1), and 15 ml of water was added.
1.5 g of cyclohexanone was added, and under a slight pressurization of molecular oxygen (approximately 1 kPa against normal pressure), using a Teflon-coated nearly cylindrical stirrer bar having a total length of 30 mm and a maximum diameter of 8 mm, using a magnetic stirrer to reduce the molecular weight from 1200 The reaction was carried out at 85 ° C. for 1.5 hours while stirring at 1500 rpm. The immobilized catalyst was centrifuged from the obtained reaction mixture, extracted with a solvent (methanol), and analyzed by gas chromatography using an internal standard. The yield of the target product, adipoaldehyde acid, was found to be 7.
4%.
【0069】実施例 2〜6及び比較例 (固定化触媒−2)〜(固定化触媒−7)を各々2.0
0g用い、その他は実施例1と同様の反応条件でシクロ
ヘキサノンの酸化開裂反応をそれぞれ実施し、目的生成
物であるアジポアルデヒド酸を得た。その結果をまとめ
て表−1に示す。Examples 2 to 6 and Comparative Examples (Immobilized catalyst-2) to (Immobilized catalyst-7)
Oxidative cleavage of cyclohexanone was carried out under the same reaction conditions as in Example 1 except that 0 g was used, and an adipaldehyde acid as a target product was obtained. Table 1 summarizes the results.
【表1】 [Table 1]
【0070】[0070]
【発明の効果】本発明によれば、環状ケトンの酸化によ
る脂肪族アルデヒド酸、特にアジポアルデヒド酸製造用
の水に不溶な酸性固体であるゼオライトに担持させた酸
化開裂触媒の活性を高めることが可能であり、また触媒
の分離精製工程の簡略化、更には対イオンとしてハロゲ
ンが入らない系を構築し反応器等の材質の低級化が可能
となるので、工業的有利にアジポアルデヒド酸の製造が
可能となる。According to the present invention, the activity of an oxidative cleavage catalyst supported on a water-insoluble acidic solid zeolite for the production of aliphatic aldehyde acids, particularly adipaldehyde acid, by oxidizing cyclic ketones is improved. In addition, it is possible to simplify the process of separating and purifying the catalyst, and also to construct a system that does not contain halogen as a counter ion and to reduce the material of the reactor and the like. Can be manufactured.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 BA02 BA05 BA06 BA10 BA14 BA16 BA19 BA20 BA21 BA22 BA34 BA51 BA71 BE30 BE60 BQ10 BS10 DA25 DA35 4H039 CA62 CA65 CH70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4H006 AA02 BA02 BA05 BA06 BA10 BA14 BA16 BA19 BA20 BA21 BA22 BA34 BA51 BA71 BE30 BE60 BQ10 BS10 DA25 DA35 4H039 CA62 CA65 CH70
Claims (10)
酸素により酸化し脂肪族アルデヒド酸を製造するに際
し、固定化触媒として、固体酸性ゼオライトに周期表第
4族から第11族に属する少なくとも1種の金属元素を
液相中で担持させた複合体からなり、且つ、該複合体は
担持時に使用する該金属元素の合計モル数に対し0.0
1〜50倍量(モル比)の塩基性化合物の存在下で調製
された触媒を用いることを特徴とする脂肪族アルデヒド
酸の製造方法。(1) In producing an aliphatic aldehyde acid by oxidizing a cyclic ketone with molecular oxygen in the presence of an immobilized catalyst, a solid acidic zeolite belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table is used as an immobilized catalyst. It is composed of a composite in which at least one metal element is supported in a liquid phase, and the composite has a content of 0.0 with respect to the total number of moles of the metal element used in the support.
A process for producing an aliphatic aldehyde acid, comprising using a catalyst prepared in the presence of a basic compound in an amount of 1 to 50 times (molar ratio).
分子状酸素により酸化しアジポアルデヒド酸を製造する
に際し、固定化触媒として、固体酸性ゼオライトに周期
表第4族から第11族に属する少なくとも1種の金属元
素を液相中で担持させた複合体からなり、且つ、該複合
体は担持時に使用する該金属元素の合計モル数に対し
0.01〜50倍量(モル比)の塩基性化合物の存在下
で調製された触媒を用いることを特徴とするアジポアル
デヒド酸の製造方法。2. A method according to claim 1, wherein cyclohexanone is immobilized in the presence of an immobilized catalyst.
A composite comprising at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table supported on a solid acidic zeolite in a liquid phase as an immobilization catalyst in producing adipaldehyde acid by oxidation with molecular oxygen. And a catalyst prepared in the presence of a basic compound in an amount of 0.01 to 50 times (molar ratio) with respect to the total number of moles of the metal element used at the time of loading. A method for producing adipaldehyde acid, which is characterized by:
る請求項1又は2記載の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the oxidation is carried out in the presence of water.
アミン類又は脂環式アルキルアミン類であることを特徴
とする請求項1〜3のいずれか一項記載の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the basic compound is ammonia, a linear alkylamine or an alicyclic alkylamine.
とも1種の金属元素が鉄であることを特徴とする請求項
1〜4のいずれか一項記載の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table is iron.
11族に属する少なくとも1種の金属元素を液相中で担
持させた複合体からなり、且つ、該複合体は担持時に使
用する該金属元素の合計モル数に対し0.01〜50倍
量(モル比)の塩基性化合物の存在下で調製された固定
化触媒よりなることを特徴とする脂肪族アルデヒド酸製
造用触媒。6. A composite in which at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the Periodic Table is supported in a liquid phase on a solid acidic zeolite, and the composite is used for loading. A catalyst for producing an aliphatic aldehyde acid, comprising an immobilized catalyst prepared in the presence of a basic compound in an amount of 0.01 to 50 times (molar ratio) the total number of moles of a metal element.
11族に属する少なくとも1種の金属元素を液相中で担
持させた複合体からなり、且つ、該複合体は担持時に使
用する該金属元素の合計モル数に対し0.01〜50倍
量(モル比)の塩基性化合物存在下で調製された固定化
触媒よりなることを特徴とするアジポアルデヒド酸製造
用触媒。7. A composite in which at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table is supported on a solid acidic zeolite in a liquid phase, and the composite is used for loading. A catalyst for producing adipoaldehyde acid, comprising an immobilized catalyst prepared in the presence of a basic compound in an amount of 0.01 to 50 times (molar ratio) the total number of moles of a metal element.
アミン類又は脂環式アルキルアミン類であることを特徴
とする請求項6又は7記載の触媒。8. The catalyst according to claim 6, wherein the basic compound is ammonia, linear alkylamines or alicyclic alkylamines.
とも1種の金属元素が鉄であることを特徴とする請求項
6〜8のいずれか一項記載の触媒。9. The catalyst according to claim 6, wherein at least one metal element belonging to Groups 4 to 11 of the periodic table is iron.
ゼオライトに周期表第4族から第11族に属する少なく
とも1種の金属元素を液相中で担持させた複合体からな
り、且つ、該複合体は担持時に使用する該金属元素の合
計モル数に対し0.01〜50倍量(モル比)の塩基性
化合物の存在下で調製された固定化触媒の共存下、分子
状酸素により酸化してアジポアルデヒド酸を含有する酸
化反応物を生成し、次いで酸化反応物から得られたアジ
ポアルデヒド酸を水素化触媒の存在下、アンモニア及び
水素と反応させて6−アミノカプロン酸を生成し、生成
した6−アミノカプロン酸を加熱して閉環反応によりε
−カプロラクタムに変換することを特徴とするε−カプ
ロラクタムの製造方法。10. A complex comprising cyclohexanone supported on water and a solid acidic zeolite in a liquid phase with at least one metal element belonging to groups 4 to 11 of the periodic table, and the complex Is oxidized by molecular oxygen in the presence of an immobilized catalyst prepared in the presence of a basic compound in an amount of 0.01 to 50 times (molar ratio) based on the total number of moles of the metal element used at the time of loading. Forming an oxidation reactant containing adipaldehyde acid, and then reacting the adipaldehyde acid obtained from the oxidation reactant with ammonia and hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst to form 6-aminocaproic acid; The 6-aminocaproic acid thus obtained is heated and a
-A method for producing [epsilon] -caprolactam, which comprises converting into caprolactam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25359599A JP2001072641A (en) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | Method for producing aliphatic aldehyde acid and catalyst for producing the same |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP25359599A Pending JP2001072641A (en) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | Method for producing aliphatic aldehyde acid and catalyst for producing the same |
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| JP (1) | JP2001072641A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016152964A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | 旭化成株式会社 | Method for producing catalyst and method for producing unsaturated nitrile |
-
1999
- 1999-09-07 JP JP25359599A patent/JP2001072641A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016152964A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | 旭化成株式会社 | Method for producing catalyst and method for producing unsaturated nitrile |
| JPWO2016152964A1 (en) * | 2015-03-26 | 2017-11-02 | 旭化成株式会社 | Method for producing catalyst and method for producing unsaturated nitrile |
| CN107427827A (en) * | 2015-03-26 | 2017-12-01 | 旭化成株式会社 | The manufacture method of catalyst and the manufacture method of unsaturated nitrile |
| US10807073B2 (en) | 2015-03-26 | 2020-10-20 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Method for producing catalyst, and method for producing unsaturated nitrile |
| CN107427827B (en) * | 2015-03-26 | 2021-04-13 | 旭化成株式会社 | Method for producing catalyst and method for producing unsaturated nitrile |
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