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JP5645065B2 - Method for producing δ-valerolactone - Google Patents

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JP5645065B2
JP5645065B2 JP2010204730A JP2010204730A JP5645065B2 JP 5645065 B2 JP5645065 B2 JP 5645065B2 JP 2010204730 A JP2010204730 A JP 2010204730A JP 2010204730 A JP2010204730 A JP 2010204730A JP 5645065 B2 JP5645065 B2 JP 5645065B2
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光具 齊藤
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Description

本発明は、気相法により1,5−ペンタンジオール(以下、PDLと称することもある)を環化脱水素反応させて、δ−バレロラクトン(以下、DVLと称することもある)を製造する方法に関する。   In the present invention, 1,5-pentanediol (hereinafter also referred to as PDL) is cyclized and dehydrogenated by a gas phase method to produce δ-valerolactone (hereinafter also referred to as DVL). Regarding the method.

δ−バレロラクトンは様々な化学製品の原料として有用である。固体触媒を用いた気相法による1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応は、工業的に好ましいδ−バレロラクトンの合成方法として知られている。一般に、得られたδ−バレロラクトンを含有する反応液は蒸留回収工程などに供され、δ−バレロラクトンが製品として単離される。しかしながら、この蒸留操作において、前記反応液を缶液として加熱すると、缶液においてδ−バレロラクトンの開環重合反応が進行してしまうという問題があった。これは、缶液の粘度上昇による操作性の悪化や、δ−バレロラクトンの蒸留収率(蒸留時におけるδ−バレロラクトンの回収率)の低下につながり、工業的な不利益をもたらしてしまう。   δ-valerolactone is useful as a raw material for various chemical products. Cyclodehydrogenation of 1,5-pentanediol by a gas phase method using a solid catalyst is known as an industrially preferred method for synthesizing δ-valerolactone. In general, the obtained reaction solution containing δ-valerolactone is subjected to a distillation recovery step or the like, and δ-valerolactone is isolated as a product. However, in this distillation operation, when the reaction solution is heated as a can, there is a problem that the ring-opening polymerization reaction of δ-valerolactone proceeds in the can. This leads to deterioration in operability due to an increase in viscosity of the can liquid and a decrease in the distillation yield of δ-valerolactone (recovery rate of δ-valerolactone during distillation), resulting in an industrial disadvantage.

このような問題を解決するため、例えば特開2004−331626号公報(特許文献1)には、180〜400℃の缶液温度で蒸留を行い、δ−バレロラクトンを回収する方法が開示され、缶液温度を前記範囲に制御することにより、δ−バレロラクトンの開環重合生成物を解重合させながら蒸留を行うことができ、δ−バレロラクトンを効率的かつ安定的に回収できるとされている。   In order to solve such problems, for example, JP-A-2004-331626 (Patent Document 1) discloses a method of performing distillation at a can liquid temperature of 180 to 400 ° C. to recover δ-valerolactone, By controlling the temperature of the can within the above range, distillation can be performed while depolymerizing the ring-opening polymerization product of δ-valerolactone, and δ-valerolactone can be recovered efficiently and stably. Yes.

しかしながら、この方法では、解重合を促進させるために、操作圧力におけるδ−バレロラクトンの沸点を大きく超える缶液温度で蒸留操作を行う必要があり、エネルギーを多量に消費してしまうという問題がある。また、開環重合生成物を解重合させながら蒸留を行うことから、δ−バレロラクトンの回収速度が缶液部での解重合反応速度によって制限されることも問題である。   However, in this method, in order to promote depolymerization, it is necessary to carry out a distillation operation at a can temperature that greatly exceeds the boiling point of δ-valerolactone at the operating pressure, and there is a problem that a large amount of energy is consumed. . Further, since distillation is performed while depolymerizing the ring-opening polymerization product, it is a problem that the recovery rate of δ-valerolactone is limited by the depolymerization reaction rate in the can part.

一方、1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応によるδ−バレロラクトンの合成において、重要な役目を担うのが触媒であり、その研究も進められている。   On the other hand, a catalyst plays an important role in the synthesis of δ-valerolactone by the cyclization dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol, and its research is being advanced.

例えば、特開平04−261167号公報(特許文献2)には、銅、第4周期遷移金属元素及び第8属白金族元素からなる触媒の存在下、脱水素及び環化させることを特徴とするラクトンの製造法が開示されている。具体的に開示されているδ−バレロラクトンの合成は、銅、亜鉛、ルテニウムをゼオライトに担持した触媒を使用して行われている。しかしながら、この方法は、液相反応によって行われるため、反応後に、ろ過などの操作による触媒の分離が必要であり、また、触媒に高価な貴金属が必要なことも問題として挙げることができる。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 04-261167 (Patent Document 2) is characterized in that dehydrogenation and cyclization are performed in the presence of a catalyst composed of copper, a fourth periodic transition metal element, and an eighth group platinum group element. A process for the production of lactones is disclosed. The specifically disclosed synthesis of δ-valerolactone is carried out using a catalyst in which copper, zinc and ruthenium are supported on zeolite. However, since this method is carried out by a liquid phase reaction, it is necessary to separate the catalyst by an operation such as filtration after the reaction, and it can be mentioned that an expensive noble metal is necessary for the catalyst.

一方、特開2002−371075号公報(特許文献3)には、銅と酸化ジルコニウムを必須成分として含み、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素からなる群から選ばれた少なくとも1種の金属酸化物を含有し、特定の方法で調製された触媒による、ジオールからのラクトンの製造方法が開示されている。しかしながら、具体的には、1,4−ブタンジオールからのγ−ブチロラクトンの合成、1,6−ヘキサンジオールからのε−カプロラクトンの合成が記載されているのみであり、1,5−ペンタンジオールからのδ−バレロラクトンの合成に関する具体例はない。   On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-371075 (Patent Document 3) includes at least one metal selected from the group consisting of zinc oxide, chromium oxide, aluminum oxide and silicon oxide, containing copper and zirconium oxide as essential components. Disclosed is a process for the production of lactones from diols with catalysts containing oxides and prepared in a specific way. However, specifically, only the synthesis of γ-butyrolactone from 1,4-butanediol and the synthesis of ε-caprolactone from 1,6-hexanediol are described, and from 1,5-pentanediol. There is no specific example relating to the synthesis of δ-valerolactone.

さらに、特開2001−219067号公報(特許文献4)には、担体に銅化合物、亜鉛化合物及び少なくとも1種のアルカリ土類金属化合物を担持したラクトン類の製造触媒が開示されている。しかしながら、具体的には、1,4−ブタンジオールからのγ−ブチロラクトンの合成が記載されているのみであり、1,5−ペンタンジオールからのδ−バレロラクトンの合成に関する具体例はない。   Further, JP 2001-219067 A (Patent Document 4) discloses a catalyst for producing lactones in which a support is supported with a copper compound, a zinc compound and at least one alkaline earth metal compound. However, specifically, the synthesis of γ-butyrolactone from 1,4-butanediol is only described, and there is no specific example regarding the synthesis of δ-valerolactone from 1,5-pentanediol.

特開2004−331626号公報JP 2004-331626 A 特開平04−261167号公報JP 04-261167 A 特開2002−371075号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-371075 特開2001−219067号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-219067

上述のとおり、気相での1,5−ペンタンジオールからの環化脱水素反応により得られるδ−バレロラクトンを含む反応液から、効率的かつ安定的にδ−バレロラクトンを回収するには、蒸留回収工程におけるδ−バレロラクトンの開環重合を抑制することが重要である。しかしながら、開環重合を抑制するための方法は確立されておらず、特許文献1のように、エネルギー消費の大きい解重合操作を経由した回収方法が知られているに過ぎない状況である。   As described above, in order to recover δ-valerolactone efficiently and stably from a reaction solution containing δ-valerolactone obtained by cyclization dehydrogenation reaction from 1,5-pentanediol in the gas phase, It is important to suppress ring-opening polymerization of δ-valerolactone in the distillation recovery process. However, a method for suppressing the ring-opening polymerization has not been established, and as in Patent Document 1, a recovery method via a depolymerization operation with high energy consumption is only known.

このような状況に鑑み、本発明者らが、気相での1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応を利用したδ−バレロラクトンの製造方法について鋭意検討したところ、反応液に含まれる特定の微量副生物が、主生成物であるδ−バレロラクトンの開環重合のトリガーとなっていることを見出した。本発明は、この知見に基くものであり、効率的かつ容易なδ−バレロラクトンの製造方法を提供するものである。   In view of such a situation, the present inventors diligently studied a method for producing δ-valerolactone using a cyclization dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol in a gas phase. It has been found that a specific minor by-product triggers the ring-opening polymerization of the main product, δ-valerolactone. The present invention is based on this finding and provides an efficient and easy method for producing δ-valerolactone.

本発明は、
(a)気相法により1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させて、δ−バレロラクトンを含有する反応液を得る工程;及び
(b)得られた反応液を蒸留して、δ−バレロラクトンを回収する工程
を含む、δ−バレロラクトンの製造方法であって、
工程(b)で蒸留に付す反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比が、0.05以下であることを特徴とする、
δ−バレロラクトンの製造方法に関する。
The present invention
(A) cyclizing dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol by a gas phase method to obtain a reaction liquid containing δ-valerolactone; and (b) distilling the obtained reaction liquid to obtain δ A method for producing δ-valerolactone, comprising the step of recovering valerolactone,
The ratio of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction liquid to the number of moles of δ-valerolactone contained in the reaction liquid subjected to distillation in the step (b) is 0.05 or less. Features
The present invention relates to a method for producing δ-valerolactone.

また、本発明は、
(a)気相法により1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させて、δ−バレロラクトンを含有する反応液を得る工程;及び
(b)得られた反応液を蒸留して、δ−バレロラクトンを回収する工程
を含む、δ−バレロラクトンの製造方法であって、
工程(a)の環化脱水素反応を、CuOの担持量が35〜65質量%であり、かつ昇温脱離分析によって測定されるNH吸着量の合計が150〜250μmol/gである固体触媒を用いて、180〜280℃の温度で行うことを特徴とする、
δ−バレロラクトンの製造方法に関する。
The present invention also provides:
(A) cyclizing dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol by a gas phase method to obtain a reaction liquid containing δ-valerolactone; and (b) distilling the obtained reaction liquid to obtain δ A method for producing δ-valerolactone, comprising the step of recovering valerolactone,
In the cyclization dehydrogenation reaction in the step (a), the amount of CuO supported is 35 to 65% by mass, and the total amount of NH 3 adsorption measured by thermal desorption analysis is 150 to 250 μmol / g. Characterized in that it is carried out at a temperature of 180-280 ° C. using a catalyst,
The present invention relates to a method for producing δ-valerolactone.

本発明によれば、気相での1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応を利用したδ−バレロラクトン製造において、δ−バレロラクトンの蒸留回収工程における缶液での開環重合を抑制できる。この結果、缶液を高温で処理することによる解重合操作が不要となるため、蒸留分離を比較的低温で実施することができ、δ−バレロラクトンを効率的かつ容易に製造することが可能となる。本発明によれば、反応工程だけでなく、製品の分離まで含めた製造プロセスにおいて、δ−バレロラクトンを良い収率で得ることができ、有用性が高い。   According to the present invention, in the production of δ-valerolactone using cyclized dehydrogenation of 1,5-pentanediol in the gas phase, ring-opening polymerization in the can is suppressed in the distillation recovery step of δ-valerolactone. it can. As a result, the depolymerization operation by treating the can liquid at a high temperature becomes unnecessary, so that the distillation separation can be carried out at a relatively low temperature, and δ-valerolactone can be produced efficiently and easily. Become. According to the present invention, δ-valerolactone can be obtained in a good yield in a production process including not only the reaction step but also the separation of products, and is highly useful.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、(a)気相法により1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させて、δ−バレロラクトンを含有する反応液を得る工程;及び
(b)得られた反応液を蒸留して、δ−バレロラクトンを回収する工程
を含む、δ−バレロラクトンの製造方法に関し、第一の態様では、工程(b)で蒸留に付す反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)が、0.05以下であることが特徴である。これは、工程(b)において、δ−バレロラクトンの開環重合のトリガーとなり得る副生物が、官能基として、カルボキシル基(−COOH)又は水酸基(−OH)の少なくとも一方を有するものであるとの知見に基く。副生物としては、具体的には、吉草酸(以下、PAと称することもある)、水、未反応の1,5−ペンタンジオールが挙げられる。1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応では、ジヒドロピラン(以下、DHPと称することもある)、テトラヒドロピラン(以下、THPと称することもある)も副生しうるが、これらは、カルボキシル基及び水酸基を有しておらず、開環重合に与える直接的な影響は低いと解される。
The present invention includes (a) a step of cyclizing and dehydrogenating 1,5-pentanediol by a gas phase method to obtain a reaction liquid containing δ-valerolactone; and (b) distilling the obtained reaction liquid. Then, regarding the method for producing δ-valerolactone, which comprises the step of recovering δ-valerolactone, in the first aspect, with respect to the number of moles of δ-valerolactone contained in the reaction solution subjected to distillation in step (b). The ratio (r) of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution is 0.05 or less. This is because, in step (b), the by-product that can trigger ring-opening polymerization of δ-valerolactone has at least one of a carboxyl group (—COOH) and a hydroxyl group (—OH) as a functional group. Based on the knowledge of. Specific examples of the by-product include valeric acid (hereinafter sometimes referred to as PA), water, and unreacted 1,5-pentanediol. In the cyclization dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol, dihydropyran (hereinafter also referred to as DHP) and tetrahydropyran (hereinafter also referred to as THP) may be formed as by-products. It has no group and no hydroxyl group, and it is understood that the direct influence on ring-opening polymerization is low.

反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)は、   The ratio (r) of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution to the number of moles of δ-valerolactone contained in the reaction solution is:

Figure 0005645065
Figure 0005645065

で表される。rが0.05より大きくなるとδ−バレロラクトンの開環重合が進行しやすくなってしまう。rは、好ましくは0.03以下である。 It is represented by When r is larger than 0.05, the ring-opening polymerization of δ-valerolactone tends to proceed. r is preferably 0.03 or less.

反応液中のδ−バレロラクトンのモル数、カルボキシル基及び水酸基のモル数は、ガスクロマトグラフィー及びカールフィッシャー水分計で測定することができる。   The number of moles of δ-valerolactone, the number of moles of carboxyl groups and hydroxyl groups in the reaction solution can be measured by gas chromatography and a Karl Fischer moisture meter.

工程(b)で蒸留に付される反応液は、工程(a)で得られる反応液そのままであってもよい。   The reaction solution subjected to distillation in the step (b) may be the reaction solution obtained in the step (a) as it is.

<工程a>
工程(a)は、気相法により1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させて、反応液を得る工程である。
<Step a>
Step (a) is a step of obtaining a reaction liquid by subjecting 1,5-pentanediol to cyclization dehydrogenation by a gas phase method.

1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応には、固体触媒を用いることができ、銅を含む固体触媒が好ましい。銅成分の形態としての銅化合物の種類は、特に制限されず、酸化銅(CuO)、塩化銅(CuCl)、臭化銅(CuBr)、酢酸銅(Cu(OAc))、アセチルアセトン銅(Cu(C)などを挙げることができる。好ましくは酸化銅(CuO)である。特に、酸化銅(CuO)は、固体触媒中、35〜65質量%であることが好ましく、より好ましくは、40〜60質量%である。酸化銅(CuO)以外の銅化合物を用いる場合には、前記の酸化銅(CuO)の濃度範囲を銅としての濃度範囲に換算し、これを満足するように銅化合物を含有すればよい。 A solid catalyst can be used for the cyclization dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol, and a solid catalyst containing copper is preferable. The type of the copper compound as the form of the copper component is not particularly limited, and copper oxide (CuO), copper chloride (CuCl 2 ), copper bromide (CuBr 2 ), copper acetate (Cu (OAc) 2 ), acetylacetone copper (Cu (C 5 H 7 O 2 ) 2 ) and the like. Copper oxide (CuO) is preferable. In particular, it is preferable that copper oxide (CuO) is 35-65 mass% in a solid catalyst, More preferably, it is 40-60 mass%. When using a copper compound other than copper oxide (CuO), the concentration range of the copper oxide (CuO) is converted into a concentration range as copper, and the copper compound may be contained so as to satisfy this.

固体触媒における銅化合物以外の成分としては、例えば、シリカ、アルミナ、クロミア、酸化亜鉛などを挙げることができるが、中でもアルミナ、クロミアが好ましい。   Examples of components other than the copper compound in the solid catalyst include silica, alumina, chromia, and zinc oxide. Among these, alumina and chromia are preferable.

固体触媒は、水素ガスなどによって還元してから使用することができる。還元操作は、反応系外で別途実施してもよいし、反応系内で実施してもよい。   The solid catalyst can be used after being reduced with hydrogen gas or the like. The reduction operation may be performed separately outside the reaction system or may be performed inside the reaction system.

固体触媒は、触媒1g当りのNH吸着量が、150〜250μmol/gであるものが好ましい。NH吸着量が250μmol/gを超えると、吉草酸や水などの副生物が増加してしまう傾向にあり、一方、150μmol/gより少ないと充分な活性が得られず、未反応の1,5−ペンタンジオールが増加してしまう傾向にあり、反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)を0.05以下にするのが困難になってしまう。特に、酸化銅(CuO)を35〜65質量%、好ましくは40〜60質量%で担持し、触媒1g当りのNH吸着量が、150〜250μmol/gであるものが好ましい。固体触媒のNH吸着量は、より好ましくは、160〜240μmol/gである。NHの吸着量が高すぎる場合には、NaOHのようなアルカリを含む水溶液に触媒を浸漬させ触媒中の酸性部位を中和することによってこれを調整することができる。 The solid catalyst preferably has an NH 3 adsorption amount of 150 to 250 μmol / g per gram of the catalyst. When the NH 3 adsorption amount exceeds 250 μmol / g, byproducts such as valeric acid and water tend to increase. On the other hand, when the NH 3 adsorption amount is less than 150 μmol / g, sufficient activity cannot be obtained, and unreacted 1, The 5-pentanediol tends to increase, and the ratio (r) of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution to the number of δ-valerolactone contained in the reaction solution is 0. .05 or less will be difficult. In particular, copper oxide (CuO) is supported at 35 to 65% by mass, preferably 40 to 60% by mass, and the NH 3 adsorption amount per 1 g of the catalyst is preferably 150 to 250 μmol / g. The NH 3 adsorption amount of the solid catalyst is more preferably 160 to 240 μmol / g. When the adsorption amount of NH 3 is too high, this can be adjusted by immersing the catalyst in an aqueous solution containing an alkali such as NaOH to neutralize acidic sites in the catalyst.

NH吸着量は、昇温脱離分析によって測定することができる。具体的には、下記の操作により測定する。
触媒を化学吸着量測定用セルに入れ、He流通中、240℃にて乾燥処理した後、さらに、流通ガスをHに切り替え、1時間処理する。次に、He流通下で100℃まで降温した後、5%のNHを含有したHeを流通させ、NHを吸着させる。その後、100℃のままで水蒸気を導入し水素結合で吸着されたNHを取り除く。さらにHe流通条件で1時間以上保持し、セルを通過して出てくるガスの質量分析計による観察状況(m/z=16に着目)が安定した後、同じくHe流通条件にて、100℃から700℃(5℃/分)まで昇温したときに出てくるNHガスを、質量分析計を用いて測定する。
The amount of NH 3 adsorption can be measured by temperature programmed desorption analysis. Specifically, it is measured by the following operation.
The catalyst is placed in a chemisorption amount measurement cell and dried at 240 ° C. during He flow, and then the flow gas is switched to H 2 for 1 hour. Next, after the temperature is lowered to 100 ° C. under He circulation, He containing 5% NH 3 is circulated to adsorb NH 3 . Thereafter, steam is introduced at 100 ° C. to remove NH 3 adsorbed by hydrogen bonds. Furthermore, after maintaining the He circulation condition for 1 hour or more and the observation state (focusing on m / z = 16) of the gas exiting the cell by the mass spectrometer is stabilized, the temperature is also kept at 100 ° C. under the He circulation condition. The NH 3 gas that comes out when the temperature is raised to 700 ° C. (5 ° C./min) is measured using a mass spectrometer.

工程(a)において、気相で1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させ、冷却捕集して反応液を得ることができる。環化脱水素反応の実施において、反応装置への1,5−ペンタンジオールの供給には、キャリアーガスを使用してもよい。キャリアーガスの種類は、特に制限されず、反応に悪影響を与えないガスであれば使用可能である。水素、窒素を好適に用いることができる。   In the step (a), 1,5-pentanediol can be cyclized and dehydrogenated in the gas phase, and cooled and collected to obtain a reaction solution. In carrying out the cyclization dehydrogenation reaction, a carrier gas may be used to supply 1,5-pentanediol to the reaction apparatus. The type of carrier gas is not particularly limited, and any gas that does not adversely affect the reaction can be used. Hydrogen and nitrogen can be preferably used.

1,5−ペンタンジオールの供給量は、触媒充填層の容積当りの液体1,5−ペンタンジオールの供給量LHSV(h−1)として、0.1〜5.0とすることができ、0.4〜4.0が好ましい。 The supply amount of 1,5-pentanediol can be set to 0.1 to 5.0 as the supply amount LHSV (h −1 ) of liquid 1,5-pentanediol per volume of the catalyst packed bed. .4 to 4.0 are preferred.

1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応を実施する温度は、180〜280℃とすることができる。温度がこの範囲よりも高いと、副生物が増加してしまう傾向にあり、一方、温度がこの範囲よりも低いと、反応速度の低下により未反応の1,5−ペンタンジオールが増加してしまう傾向にあり、反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)を0.05以下にするのが困難になってしまう。反応を実施する温度は、好ましくは190〜270℃である。   The temperature for carrying out the cyclization dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol can be 180 to 280 ° C. When the temperature is higher than this range, by-products tend to increase. On the other hand, when the temperature is lower than this range, unreacted 1,5-pentanediol increases due to a decrease in the reaction rate. It is difficult to make the ratio (r) of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution to the number of δ-valerolactone contained in the reaction solution 0.05 or less. turn into. The temperature for carrying out the reaction is preferably 190 to 270 ° C.

1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応を実施する圧力は、特に制限されず、気相反応を実施できる限りにおいて様々な圧力で操作することができる。通常は、常圧で実施される。   The pressure for carrying out the cyclization dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol is not particularly limited, and can be operated at various pressures as long as the gas phase reaction can be carried out. Usually, it is carried out at normal pressure.

工程(a)で、反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)が0.05以下の反応液を得て、これをそのまま、工程(b)に供することができる。   In the step (a), a reaction solution in which the ratio (r) of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution to the number of δ-valerolactone contained in the reaction solution is 0.05 or less This can be used as it is for the step (b).

<工程b>
工程(b)は、反応液からδ−バレロラクトンを蒸留回収する工程である。蒸留に付される反応液は、反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)が0.05以下である。このような反応液は、開環重合を促進する副生物の濃度が低く、通常の蒸留回収工程で問題となるδ−バレロラクトンの開環重合が抑制されるため、缶液を高温(例えば、180〜400℃)に保持する解重合操作を行わなくても、効率的かつ容易にδ−バレロラクトンを回収することができる。
<Process b>
Step (b) is a step of distilling and recovering δ-valerolactone from the reaction solution. In the reaction solution subjected to distillation, the ratio (r) of the total number of moles of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution to the number of moles of δ-valerolactone contained in the reaction solution is 0.05 or less. is there. Such a reaction solution has a low concentration of by-products that promote ring-opening polymerization, and suppresses ring-opening polymerization of δ-valerolactone, which is a problem in ordinary distillation recovery processes. It is possible to efficiently and easily recover δ-valerolactone without performing a depolymerization operation that is maintained at 180 to 400 ° C.

工程(b)の蒸留回収における、缶液温度は、100〜170℃とすることができる。缶液温度がこの範囲よりも高いと、δ−バレロラクトンの開環重合が進行しやすくなり、一方、缶液温度がこの範囲よりも低いと、過度の減圧を必要とし、設備負荷が大きくなってしまう。缶液温度は、好ましくは、110〜160℃である。   The can liquid temperature in the distillation recovery in the step (b) can be set to 100 to 170 ° C. When the temperature of the can liquid is higher than this range, the ring-opening polymerization of δ-valerolactone tends to proceed. On the other hand, when the temperature of the can liquid is lower than this range, excessive decompression is required and the equipment load increases. End up. The can solution temperature is preferably 110 to 160 ° C.

工程(b)における、圧力は、前記の缶液温度にて蒸留回収を実施できる範囲であれば、任意に設定することができる。   The pressure in the step (b) can be arbitrarily set as long as the distillation recovery can be carried out at the above can liquid temperature.

さらに、本発明は、(a)気相法により1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させて、δ−バレロラクトンを含有する反応液を得る工程;及び
(b)得られた反応液を蒸留して、δ−バレロラクトンを回収する工程
を含む、δ−バレロラクトンの製造方法に関し、第二の態様では、工程(a)の環化脱水素反応を、CuOの担持量が35〜65質量%であり、かつ昇温脱離分析によって測定されるNH吸着量の合計が150〜250μmol/gである固体触媒を用いて、180〜280℃の温度で行うことが特徴である。これは、工程(a)において、上記の固体触媒及び反応温度を採用すると、工程(b)において、δ−バレロラクトンの開環重合のトリガーとなり得る副生物の生成が抑制されるとの知見に基く。副生物としては、官能基として、カルボキシル基(−COOH)又は水酸基(−OH)の少なくとも一方を有するものが挙げられ、具体的には、吉草酸、水、未反応の1,5−ペンタンジオールが挙げられる。
Furthermore, the present invention includes (a) a step of cyclizing and dehydrogenating 1,5-pentanediol by a gas phase method to obtain a reaction solution containing δ-valerolactone; and (b) the obtained reaction solution. In the second embodiment, the cyclization dehydrogenation reaction of step (a) is carried out with a CuO loading of 35 to 35, which comprises the step of recovering δ-valerolactone by distillation. It is characterized by carrying out at a temperature of 180 to 280 ° C. using a solid catalyst that is 65 mass% and has a total NH 3 adsorption amount measured by temperature programmed desorption analysis of 150 to 250 μmol / g. This is based on the knowledge that when the above solid catalyst and reaction temperature are employed in step (a), the production of by-products that can trigger ring-opening polymerization of δ-valerolactone is suppressed in step (b). Based on. Examples of by-products include those having at least one of a carboxyl group (—COOH) or a hydroxyl group (—OH) as a functional group, and specifically, valeric acid, water, unreacted 1,5-pentanediol. Is mentioned.

また、上記の固体触媒及び反応温度を採用することにより、工程(a)で得られる反応液に含まれるδ−バレロラクトンのモル数に対する、反応液に含まれる遊離のカルボキシル基及び水酸基の合計のモル数の比(r)を、容易に0.05以下にすることができる。   In addition, by employing the above solid catalyst and reaction temperature, the total number of free carboxyl groups and hydroxyl groups contained in the reaction solution relative to the number of moles of δ-valerolactone contained in the reaction solution obtained in the step (a). The mole ratio (r) can be easily reduced to 0.05 or less.

第二の態様において、工程(a)の環化脱水素反応で使用される固体触媒は、CuOの担持量が35〜65質量%、好ましくは40〜60質量%であり、かつNH吸着量が150〜250μmol/gであり、好ましくは、160〜240μmol/gである。 In the second embodiment, the solid catalyst used in the cyclization dehydrogenation reaction in step (a) has a CuO loading of 35 to 65% by mass, preferably 40 to 60% by mass, and an NH 3 adsorption amount. Is 150 to 250 μmol / g, preferably 160 to 240 μmol / g.

固体触媒におけるCuO以外の成分としては、塩化銅(CuCl)、臭化銅(CuBr)、酢酸銅(Cu(OAc))、アセチルアセトン銅(Cu(C)などのCuO以外の銅化合物、シリカ、アルミナ、クロミア、酸化亜鉛などを挙げることができる。中でもアルミナ、クロミアが好ましい。 Components other than CuO in the solid catalyst include copper chloride (CuCl 2 ), copper bromide (CuBr 2 ), copper acetate (Cu (OAc) 2 ), acetylacetone copper (Cu (C 5 H 7 O 2 ) 2 ), and the like. Examples thereof include copper compounds other than CuO, silica, alumina, chromia, and zinc oxide. Of these, alumina and chromia are preferable.

固体触媒は、水素ガスなどによって還元してから使用することができる。還元操作は、反応系外で別途実施してもよいし、反応系内で実施してもよい。   The solid catalyst can be used after being reduced with hydrogen gas or the like. The reduction operation may be performed separately outside the reaction system or may be performed inside the reaction system.

第二の態様において、工程(a)の環化脱水素反応は、180〜280℃の温度で行われ、好ましくは200〜260℃である。   In the second embodiment, the cyclization dehydrogenation reaction in the step (a) is performed at a temperature of 180 to 280 ° C, preferably 200 to 260 ° C.

工程(a)における、その他の条件(反応装置への1,5−ペンタンジオールの供給の仕方、供給量、1,5−ペンタンジオールの環化脱水素反応を実施する圧力など)は、第一の態様の記載が適用される。   The other conditions in step (a) (how to supply 1,5-pentanediol to the reaction apparatus, the supply amount, the pressure for carrying out the cyclodehydrogenation of 1,5-pentanediol, etc.) The description of the embodiment applies.

工程(b)は、反応液からδ−バレロラクトンを蒸留回収する工程であり、蒸留回収の条件(缶液温度、圧力など)に関しては、第一の態様の記載が適用される。   Step (b) is a step of distilling and recovering δ-valerolactone from the reaction solution, and the description of the first aspect is applied to the distillation recovery conditions (can solution temperature, pressure, etc.).

以下に本発明を実施例によって説明する。ただし、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.

昇温脱離分析:測定にはQUANTACHROME製のオートソーブ-1-C/VP/TCD/MSを使用した。脱離してくるNHは質量分析計(プリズマ QMS200F2型)によって検出した。具体的な操作は、以下のとおりである。
触媒を化学吸着量測定用セルに入れ、He流通中、240℃にて乾燥処理した後、さらに、流通ガスをHに切り替え、1時間処理した。次に、He流通下で100℃まで降温した後、5%のNHを含有したHeを流通させ、NHを吸着させた。その後、100℃のままで水蒸気を導入し水素結合で吸着されたNHを取り除いた。さらにHe流通条件で1時間以上保持し、セルを通過して出てくるガスの質量分析計による観察状況(m/z=16に着目)が安定した後、同じくHe流通条件にて、100℃から700℃(5℃/分)まで昇温したときに出てくるNHガスを、質量分析計を用いて測定した。
反応液中のδ−バレロラクトン等の量の測定:反応液中の生成物や未反応原料の分析は島津製作所製GC−8A(FID検出器)を用いて行った。使用したカラムはInertcapWAX(0.53mm×60m)である。
Thermal desorption analysis: Autosorb-1-C / VP / TCD / MS manufactured by QUANTACHROME was used for measurement. Desorbed NH 3 was detected by a mass spectrometer (Prisma QMS200F2 type). The specific operation is as follows.
The catalyst was placed in a chemisorption amount measurement cell and dried at 240 ° C. during He flow, and then the flow gas was switched to H 2 for 1 hour. Next, after the temperature was lowered to 100 ° C. under He circulation, He containing 5% NH 3 was circulated to adsorb NH 3 . Thereafter, steam was introduced at 100 ° C. to remove NH 3 adsorbed by hydrogen bonds. Furthermore, after maintaining the He circulation condition for 1 hour or more and the observation state (focusing on m / z = 16) of the gas exiting the cell by the mass spectrometer is stabilized, the temperature is also kept at 100 ° C. under the He circulation condition. The NH 3 gas that comes out when the temperature was raised to 700 ° C. (5 ° C./min) was measured using a mass spectrometer.
Measurement of amount of δ-valerolactone etc. in reaction solution: Analysis of products and unreacted raw materials in the reaction solution was carried out using GC-8A (FID detector) manufactured by Shimadzu Corporation. The column used was Inertcap WAX (0.53 mm × 60 m).

<実施例1>
[δ−バレロラクトン合成]
目皿付きの石英製反応管に、CuO/Al触媒(CuO濃度:55.1質量%)を充填した。昇温脱離分析によって測定される本触媒の重量当りのNH吸着量は232μmol/gであった。熱電対保護管を触媒に接触するように挿入した後、反応管に電気炉を取り付けた。キャリアガスとして水素をGHSV4.4×10−1の条件で反応管内に流通させ、0.5時間保持して反応管内の雰囲気を置換した。次に、水素を流通させたまま、前記の熱電対保護管に熱電対を挿入し、この熱電対による制御温度を260℃に設定して反応系を加熱した。260℃にて1時間保持し触媒の前処理を行った後、この温度のままで1,5−ペンタンジオール(以下、PDL)をLHSV3.9h−1の条件で反応管に供給し、気化及びキャリアガスと混合した後触媒と接触させ反応を実施した。触媒層を通過した混合ガスは氷冷トラップにより回収した。このトラップを1時間毎に交換して回収液のGC分析を行った。反応を開始してから5時間目の回収液を分析したところ、PDL転化率99.3%、δ−バレロラクトン(以下、DVL)選択率98.4%であった。また、副生物として、ジヒドロピラン(以下、DHP)、テトラヒドロピラン(以下、THP)、吉草酸(以下、PA)がそれぞれ選択率0.2、0.2、0.5%で検出された。反応液中の水分は0.10質量%であり、反応液に含有されるDVLのモル量に対するカルボキシル基及び水酸基のモル量の合計値の比率rは0.03であった。
[DVL蒸留回収]
次に、前記の気相合成で得られた反応液200.4gを、規則充填物(スルーザーパッキンEX)5個を詰めた蒸留塔を用い、圧力16−18mmHgにて減圧蒸留を行った。蒸留初期に1時間全還流を行った後、還流比3でDVLを留出させた。全還流及び留出操作中の缶液温度は112−117℃、塔頂温度は102−113℃の範囲であった。本蒸留操作によって得られたDVLのGC分析による純度は99.5%、仕込んだ反応液の重量を基準とする回収率は86%であった。蒸留後に缶液部に残留した液は褐色に着色していたが、その85.6%がDVLであった。
<Example 1>
[Synthesis of δ-valerolactone]
A quartz reaction tube with a mesh plate was filled with a CuO / Al 2 O 3 catalyst (CuO concentration: 55.1% by mass). The adsorption amount of NH 3 per weight of the present catalyst measured by temperature programmed desorption analysis was 232 μmol / g. After inserting the thermocouple protection tube into contact with the catalyst, an electric furnace was attached to the reaction tube. Hydrogen was circulated in the reaction tube as a carrier gas under the conditions of GHSV 4.4 × 10 3 h −1 and held for 0.5 hour to replace the atmosphere in the reaction tube. Next, with the hydrogen flowing, a thermocouple was inserted into the thermocouple protective tube, and the control temperature by this thermocouple was set to 260 ° C. to heat the reaction system. After pretreatment of the catalyst by maintaining at 260 ° C. for 1 hour, 1,5-pentanediol (hereinafter referred to as PDL) was supplied to the reaction tube under the conditions of LHSV 3.9h −1 at this temperature, After mixing with the carrier gas, the reaction was carried out by contacting with the catalyst. The mixed gas that passed through the catalyst layer was recovered by an ice-cooled trap. The trap was replaced every hour, and the collected liquid was subjected to GC analysis. Analysis of the recovered solution at 5 hours after the start of the reaction revealed a PDL conversion rate of 99.3% and a δ-valerolactone (hereinafter referred to as DVL) selectivity of 98.4%. Further, dihydropyran (hereinafter referred to as DHP), tetrahydropyran (hereinafter referred to as THP), and valeric acid (hereinafter referred to as PA) were detected as by-products at selectivities of 0.2, 0.2, and 0.5%, respectively. The water content in the reaction solution was 0.10% by mass, and the ratio r of the total value of the molar amount of carboxyl groups and hydroxyl groups relative to the molar amount of DVL contained in the reaction solution was 0.03.
[DVL distillation recovery]
Next, 200.4 g of the reaction solution obtained by the gas phase synthesis was distilled under reduced pressure at a pressure of 16-18 mmHg using a distillation column packed with 5 regular packings (sulzer packing EX). After refluxing for 1 hour at the beginning of distillation, DVL was distilled at a reflux ratio of 3. The temperature of the can during the total reflux and distillation operations was 112-117 ° C, and the top temperature was in the range of 102-113 ° C. The purity of the DVL obtained by this distillation operation by GC analysis was 99.5%, and the recovery rate based on the weight of the charged reaction solution was 86%. The liquid remaining in the can portion after distillation was colored brown, of which 85.6% was DVL.

<実施例2>
[DVL合成]
実施例1と同じ触媒を用い、触媒の前処理温度及び反応温度をいずれも200℃としたこと、反応の際のキャリアガスを窒素としGHSV2.2×10−1の条件で流通させたこと、PDLを反応管に供給する際のLHSVを0.5h−1としたことのほかは、実施例1と同様の操作によって、気相法によるPDLからのDVL合成を実施した。反応を開始してから5時間目の回収液をGC分析したところ、PDL転化率100%、DVL選択率98.7%であった。また、副生物として、DHP及びTHPがそれぞれ選択率0.2及び0.3%で検出された。一方、PAは検出されなかった。反応液中の水分は0.11質量%であり、反応液に含有されるDVLのモル量に対するカルボキシル基及び水酸基のモル量の合計値の比率rは0.01であった。
[DVL蒸留回収]
次に、前記の気相合成で得られた反応液199.5gを、規則充填物(スルーザーパッキンEX)5個を詰めた蒸留塔を用い、圧力16−18mmHgにて減圧蒸留を行った。蒸留初期に1時間全還流を行った後、還流比3でDVLを留出させた。全還流及び留出操作中の缶液温度は112−117℃、塔頂温度は102−113℃の範囲であった。本蒸留操作によって得られたDVLのGC分析による純度は99.6%、仕込んだ反応液の重量を基準とする回収率は88%であった。蒸留後に缶液部に残留した液は褐色に着色していたが、その90.6%がDVLであった。
<Example 2>
[DVL synthesis]
Using the same catalyst as in Example 1, the pretreatment temperature and reaction temperature of the catalyst were both set to 200 ° C., and the carrier gas at the time of the reaction was changed to nitrogen and circulated under conditions of GHSV 2.2 × 10 3 h −1 . In addition, DVL was synthesized from PDL by a vapor phase method in the same manner as in Example 1 except that LHSV when supplying PDL to the reaction tube was set to 0.5 h- 1 . GC analysis of the collected liquid at 5 hours after the start of the reaction revealed that the PDL conversion rate was 100% and the DVL selectivity was 98.7%. Further, DHP and THP were detected as by-products with a selectivity of 0.2 and 0.3%, respectively. On the other hand, PA was not detected. The water content in the reaction solution was 0.11% by mass, and the ratio r of the total value of the molar amount of carboxyl groups and hydroxyl groups relative to the molar amount of DVL contained in the reaction solution was 0.01.
[DVL distillation recovery]
Next, 199.5 g of the reaction solution obtained by the gas phase synthesis was subjected to vacuum distillation at a pressure of 16-18 mmHg using a distillation column packed with 5 regular packings (sulzer packing EX). After refluxing for 1 hour at the beginning of distillation, DVL was distilled at a reflux ratio of 3. The temperature of the can during the total reflux and distillation operations was 112-117 ° C, and the top temperature was in the range of 102-113 ° C. The purity of the DVL obtained by this distillation operation by GC analysis was 99.6%, and the recovery rate based on the weight of the charged reaction solution was 88%. The liquid remaining in the can portion after distillation was colored brown, 90.6% of which was DVL.

<比較例1>
[DVL合成]
実施例1と同じ触媒を用い、触媒の前処理温度及び反応温度をいずれも300℃に変更したほかは、実施例と同様の操作によって、気相法によるPDLからのDVL合成を実施した。反応を開始してから5時間目の回収液をGC分析したところ、PDL転化率98.5%、DVL選択率95.3%であった。また、副生物として、DHP及びTHPがいずれも選択率0.6%で検出された。PAの選択率は2.0%であった。反応液中の水分は0.27質量%であり、反応液に含有されるDVLのモル量に対するカルボキシル基及び水酸基のモル量の合計値の比率rは0.07であった。
[DVL蒸留回収]
次に、前記の気相合成で得られた反応液193.0gを収集し、規則充填物(スルーザーパッキンEX)5個を詰めた蒸留塔を用い、圧力16−17mmHgにて減圧蒸留を行った。蒸留初期に1時間全還流を行った後、還流比3でDVLを留出させた。全還流及び留出操作中の缶液温度は109−114℃、塔頂温度は104−111℃の範囲であった。留出したDVLの純度は98.7%であったが、蒸留操作の途中で缶液部に試料が充分残存しているにもかかわらずDVLが留出しなくなってしまい、仕込んだ反応液の重量を基準とする回収率は46%と低いものであった。蒸留後に缶液部に残留した液は褐色に着色しており、粘度が高く流動性の低い状態であった。
<Comparative Example 1>
[DVL synthesis]
DVL synthesis from PDL by a gas phase method was carried out in the same manner as in Example except that the same catalyst as in Example 1 was used and the catalyst pretreatment temperature and reaction temperature were both changed to 300 ° C. GC analysis of the collected liquid at 5 hours after the start of the reaction revealed that the PDL conversion rate was 98.5% and the DVL selectivity rate was 95.3%. Moreover, as a by-product, both DHP and THP were detected with a selectivity of 0.6%. The selectivity for PA was 2.0%. The water content in the reaction liquid was 0.27% by mass, and the ratio r of the total value of the molar amount of carboxyl groups and hydroxyl groups relative to the molar amount of DVL contained in the reaction liquid was 0.07.
[DVL distillation recovery]
Next, 193.0 g of the reaction solution obtained by the above gas phase synthesis was collected and distilled under reduced pressure at a pressure of 16-17 mmHg using a distillation column packed with 5 regular packings (sulzer packing EX). It was. After refluxing for 1 hour at the beginning of distillation, DVL was distilled at a reflux ratio of 3. During the total reflux and distillation operations, the temperature of the can liquid was 109 to 114 ° C., and the column top temperature was in the range of 104 to 111 ° C. The purity of the distilled DVL was 98.7%, but the DVL stopped distilling even though the sample remained in the can part during the distillation operation, and the weight of the charged reaction liquid. The recovery rate based on was as low as 46%. The liquid remaining in the can liquid portion after distillation was colored brown and had a high viscosity and low fluidity.

<実施例3>
[DVL合成]
触媒をCuO/Cr触媒(CuO濃度:44.9質量%)に変更したほかは、実施例1と同様の操作によって気相法によるPDLからのDVL合成を実施した。昇温脱離分析によって測定される本触媒の重量当りのNH吸着量は161μmol/gであった。反応を開始してから5時間目の回収液をGC分析したところ、PDL転化率99.0%、DVL選択率97.6%であった。また、副生物として、DHP及びTHPがそれぞれ選択率0.1及び0.9%で検出された。PAの選択率は0.4%であった。反応液中の水分は0.20質量%であり、反応液に含有されるDVLのモル量に対するカルボキシル基及び水酸基のモル量の合計値の比率rは0.04であった。
[DVL蒸留回収]
次に、前記の気相合成で得られた反応液201.1gを、規則充填物(スルーザーパッキンEX)5個を詰めた蒸留塔を用い、圧力15−18mmHgにて減圧蒸留を行った。蒸留初期に1時間全還流を行った後、還流比3でDVLを留出させた。全還流及び留出操作中の缶液温度は110−118℃、塔頂温度は105−108℃の範囲であった。本蒸留操作によって得られたDVLのGC分析による純度は99.2%、仕込んだ反応液の重量を基準とする回収率は86%であった。蒸留後に缶液部に残留した液は褐色に着色していたが、その83.5%がDVLであった。
<Example 3>
[DVL synthesis]
DVL synthesis from PDL by a vapor phase method was performed by the same operation as in Example 1 except that the catalyst was changed to a CuO / Cr 2 O 3 catalyst (CuO concentration: 44.9% by mass). The adsorption amount of NH 3 per weight of the present catalyst measured by temperature programmed desorption analysis was 161 μmol / g. The collected liquid at 5 hours after the start of the reaction was analyzed by GC. As a result, the PDL conversion rate was 99.0% and the DVL selectivity was 97.6%. Further, DHP and THP were detected as by-products with a selectivity of 0.1 and 0.9%, respectively. The selectivity for PA was 0.4%. The water content in the reaction solution was 0.20% by mass, and the ratio r of the total value of the molar amount of carboxyl groups and hydroxyl groups relative to the molar amount of DVL contained in the reaction solution was 0.04.
[DVL distillation recovery]
Next, 201.1 g of the reaction solution obtained by the gas phase synthesis was distilled under reduced pressure at a pressure of 15-18 mmHg using a distillation column packed with 5 regular packings (sulzer packing EX). After refluxing for 1 hour at the beginning of distillation, DVL was distilled at a reflux ratio of 3. During the total reflux and distillation operations, the temperature of the can was 110-118 ° C, and the top temperature was in the range of 105-108 ° C. The purity of the DVL obtained by this distillation operation by GC analysis was 99.2%, and the recovery rate based on the weight of the charged reaction solution was 86%. The liquid remaining in the can part after distillation was colored brown, and 83.5% of the liquid was DVL.

<比較例2>
[DVL合成]
触媒をCuO/ZnO触媒(CuO濃度:48.7質量%)に変更したほかは、実施例1と同様の操作によって気相法によるPDLからのDVL合成を実施した。昇温脱離分析によって測定される本触媒の重量当りのNH吸着量は28μmol/gであった。反応を開始してから5時間目の回収液をGC分析したところ、PDL転化率82.3%、DVL選択率93.1%であった。また、副生物として、DHPが選択率0.4%で検出された。反応液中の水分は0.09質量%であり、反応液に含有されるDVLのモル量に対するカルボキシル基及び水酸基のモル量の合計値の比率rは0.47であった。
[DVL蒸留回収]
次に、前記の気相合成で得られた反応液170.8gを収集し、規則充填物(スルーザーパッキンEX)5個を詰めた蒸留塔を用い、圧力15−16mmHgにて減圧蒸留を行った。蒸留初期に1時間全還流を行った後、還流比3でDVLを留出させた。全還流及び留出操作中の缶液温度は110−113℃、塔頂温度は104−111℃の範囲であった。留出したDVLの純度は98.9%であったが、蒸留操作の途中で缶液部に試料が充分残存しているにもかかわらずDVLが留出しなくなってしまい、仕込んだ反応液の重量を基準とする回収率は34%と低いものであった。蒸留後に缶液部に残留した液は褐色に着色しており、粘度が高く流動性の低い状態であった。
<Comparative example 2>
[DVL synthesis]
DVL synthesis from PDL by a vapor phase method was carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst was changed to a CuO / ZnO catalyst (CuO concentration: 48.7% by mass). The adsorption amount of NH 3 per weight of the present catalyst measured by temperature programmed desorption analysis was 28 μmol / g. GC analysis of the collected liquid at 5 hours after the start of the reaction revealed that the PDL conversion rate was 82.3% and the DVL selectivity was 93.1%. As a byproduct, DHP was detected with a selectivity of 0.4%. The water content in the reaction solution was 0.09% by mass, and the ratio r of the total value of the molar amount of carboxyl group and hydroxyl group relative to the molar amount of DVL contained in the reaction solution was 0.47.
[DVL distillation recovery]
Next, 170.8 g of the reaction solution obtained by the above gas phase synthesis was collected and distilled under reduced pressure at a pressure of 15-16 mmHg using a distillation column packed with 5 regular packings (sulzer packing EX). It was. After refluxing for 1 hour at the beginning of distillation, DVL was distilled at a reflux ratio of 3. During the total reflux and distillation operation, the temperature of the can liquid was 110 to 113 ° C., and the column top temperature was in the range of 104 to 111 ° C. Although the purity of the distilled DVL was 98.9%, the DVL was not distilled even though the sample remained in the can part during the distillation operation, and the weight of the charged reaction solution The recovery rate based on the standard was as low as 34%. The liquid remaining in the can liquid portion after distillation was colored brown and had a high viscosity and low fluidity.

<比較例3>
[DVL合成]
触媒をCuO/SiO触媒(CuO濃度:33.5質量%)に変更したこと、及び触媒の前処理温度及び反応温度をいずれも240℃としたことのほかは、実施例1と同様の操作によって気相法によるPDLからのDVL合成を実施した。昇温脱離分析によって測定される本触媒の重量当りのNH吸着量は215μmol/gであった。反応を開始してから5時間目の回収液をGC分析したところ、PDL転化率79.9%でありDVL選択率は31.0%と低かった。副生物として、DHP及びTHPがそれぞれ選択率63.2及び0.8%で検出された。DHPやTHPなどの副生に伴い大量の水が生成しており反応液は二相に分離した。
<Comparative Example 3>
[DVL synthesis]
The same operation as in Example 1 except that the catalyst was changed to a CuO / SiO 2 catalyst (CuO concentration: 33.5% by mass) and that the pretreatment temperature and reaction temperature of the catalyst were both 240 ° C. The DVL synthesis from PDL was performed by the gas phase method. The adsorption amount of NH 3 per weight of the catalyst measured by temperature programmed desorption analysis was 215 μmol / g. GC analysis of the recovered solution at 5 hours after the start of the reaction revealed that the PDL conversion rate was 79.9% and the DVL selectivity was as low as 31.0%. As by-products, DHP and THP were detected with selectivity of 63.2 and 0.8%, respectively. A large amount of water was produced with by-products such as DHP and THP, and the reaction solution was separated into two phases.

δ−バレロラクトンは様々な化学製品の原料として有用であり、その効率的かつ容易な製造方法に関する本発明は、産業上の有用性が高い。   δ-valerolactone is useful as a raw material for various chemical products, and the present invention relating to its efficient and easy production method has high industrial utility.

Claims (2)

(a)気相法により1,5−ペンタンジオールを環化脱水素反応させて、δ−バレロラクトンを含有する反応液を得る工程;及び
(b)得られた反応液を蒸留して、δ−バレロラクトンを回収する工程
を含む、δ−バレロラクトンの製造方法であって、
工程(a)の環化脱水素反応を、CuOの担持量が35〜65質量%であり、かつ
昇温脱離分析によって測定されるNH吸着量が150〜250μmol/gである固体触媒を用いて、180〜280℃の温度で行うことを特徴とする、
δ−バレロラクトンの製造方法。
(A) cyclizing dehydrogenation reaction of 1,5-pentanediol by a gas phase method to obtain a reaction liquid containing δ-valerolactone; and (b) distilling the obtained reaction liquid to obtain δ A method for producing δ-valerolactone, comprising the step of recovering valerolactone,
The cyclization dehydrogenation reaction in the step (a) is carried out using a solid catalyst having a CuO loading of 35 to 65% by mass and an NH 3 adsorption of 150 to 250 μmol / g measured by temperature programmed desorption analysis. Using, performed at a temperature of 180-280 ° C.,
A method for producing δ-valerolactone.
工程(b)を、缶液温度100〜170℃で行う、請求項に記載のδ−バレロラクトンの製造方法。 The method for producing δ-valerolactone according to claim 1 , wherein the step (b) is performed at a can liquid temperature of 100 to 170 ° C.
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