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KR960004886B1 - 디알콕시부텐의 제조법 - Google Patents

디알콕시부텐의 제조법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

디알콕시부텐의 제조법
본 발명은 디알콕시부텐의 제조법에 관한 것이다. 더욱 상세하게로는 1,3-부타디엔 및 알콜로부터의 디알콕시부텐의 제조법에 관한 것이다.
팔라도스 클로라이드 용액 및 쿠프릭 클로라이드 디히드레이트의 존재하에서 1,3-부타디엔과 메탄올의 반응에 의해 1,4-디메톡시-2-부텐의 제조법이 GB-A-1, 138, 366에 제안되어 있다. 이와 같은 유형의 반응이 니트레이트 및 술페이트 이외의 기타의 염 또는 팔라듐, 백금, 니켈, 철 또는 코발트의 배위 화합물 및 무기성 산화 환원계의 존재하에서 액상에서 수행된다는 것이 또한 제시되어 있다. 그러나, 이러한 방법의 효율은 균일한 상에서는 낮고 ; 디알콕시부텐의 수율은 불충분하고 과량의 부산물의 존재가 검출될 수 있다.
요오다이드 및 구리 이온의 존재하에서 1,3-부타디엔과 반응 매질에 있는 알칸올의 반응에 의한 디알콕시부텐의 제조법이 또한 US-A-4, 533, 761에 제안되어 있다.
그러나, 이 반응은 구리에 관한 화학식량론적으로 나타나고 목적하지 않은 각종 부산물의 생성이 관찰한다.
상술한 불이익을 나타내지 않는 1,3-부타디엔 및 알콜로부터의 디알콕시부텐의 제조법이 이제 발견되었다.
본 발명의 주제는 따라서 촉매의 존재하에서 1,3-부타디엔과 알콕의 반응에 의한 디알콕시부텐의 제조법에 있어서, 촉매가 원소 주기율표 Ⅷ족의 귀금속으로부터 선택된 적어도 하나의 제 1 성분과 텔루륨, 셀레늄 및 황으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 성분을 함유하는 고체로서 담체상에 담지되어 있고, 이 반응이 산소의 존재하에서 수행된다는 점에 특징이 있다.
디알콕시부텐은 주로 푸란 화합물의 제조시의 유용한 중간체이다. 본 발명의 범주내에서 디알콕시부텐은 직쇄, 측쇄 또는 환형 알콕시기가 1-12 탄소 원자, 바람직하게는 1-4 탄소 원자를 함유하는 1,4-디알콕시-2-부텐 및 1,2-디알콕시-3-부텐을 의미한다. 이들 디에테르는 1,3-부타디엔과 반응 매질을 형성하는 것이 가능한 알콕의 반응에 의한 본 발명에 따라 제조될 수 있다. 1-12 탄소 원자, 바람직하게는 1-4 탄소원자를 함유하는 직쇄, 측쇄 또는 환형 알콕이 사용된다. 이러한 알콜 및 1,3-부타디엔은 공업적 상품(technical grade) 일 수 있다.
본 방법의 실시화에 적당한 알콕의 예로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, t-부탄올, 벤질 알콜, 2-페닐에탄올 및 트리플루오로에탄올을 언급할 수 있다. 메탄올 및 에탄올이 더 특별히 적당하다.
본 발명에 따르면 원소 주기율표 Ⅷ족의 귀금속으로부터 선택된 적어도 하나의 제 1 성분 및 텔루륨, 셀레늄 및 황으로부터 선택된 적어도 하나의 제 2 성분을 함유하고, 담체상에 담지된 고체 촉매를 사용한다.
제 1 성분으로서, 촉매는 더 특별히 팔라듐, 로듐 또는 백금을 함유할 수 있고, 유리하게는 팔라듐-기재촉매가 사용된다.
촉매 제조에 사용되는 담체는 필수 인자가 아니다. 이러한 목적에 적합한 것으로는 주로 활성탄, 실리카겔, 실리카-알루미나 혼합물, 알루미나, 점토, 보오크사이트, 마그네시아 및 규조토가 있다.
활성탄은 본 발명의 만족스러운 수행에 사용된다.
Ⅷ족 귀금속으로부터 선택된 성분량은 넓은 범위내에서 변할 수 있다. 경제적인 이유로 더 높은 내용물이 사용될 수 있을지라도, 본 출원인은 담체상의 상기 원소의 최대의 농도로 고체 촉매의 20중량%를 권장한다.
적합한 반응 속도를 얻기 위해서는, 이 농도는 적어도 0.1중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법을 정확히 실행하기 위해서 고체 촉매는 비스무스, 안티몬, 구리 및 주석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 부가적인 성분을 또한 함유한다.
제 2 성분과 같이, 담체상에 그러한 부가적인 성분의 양이 넓은 범위내에서 변화할 수 있을지라도, 이들은 통상, 모든 면을 고려해 보면, 촉매의 0.03-30중량%를 나타낸다.
본 제 2 의 성분중에서는 텔루륨이 바람직하다. 텔루륨은 구리, 주석 및 안티몬으로 구성된 군중에서 선택된 적어도 하나의 부가적 원소와 결합 또는 분리되어 존재할 수 있다.
각각의 제2 또는 부가적 성분과 Ⅷ족의 귀금속류와의 몰비는 통상 0.01-10, 바람직하게는 0.1-5이다.
우수한 결과는 몰비가 상술한 바와 같고, 활성탄상에 담지되어 있고, 적당하다면, 구리, 주석 또는 안티몬과 결합된 팔라듐-텔루륨쌍으로 획득될 수 있다.
담지된 금속 촉매를 제조하기 위한 공지된 그대로인 종래 기술은 본 발명의 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있는 담지된 촉매를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들면, 촉매는 선택된 원소들중에 적어도 하나의 적당한 화합물을 용해시켜 제조된 용액에 담체를 도입함으로써 제조될 수 있다 : 담체상에 활성 성분의 담지는 용매를 증류하여 제거시킴으로써 형성되고 이와 같이 수득된 콘택 매쓰(contact mass)는 수소류에 의해서 또는 히드라진, 메탄올 및 포르말린과 같은 환원성 화합물로 환원시킨다.
또 다른 통상의 제조 방법에 의하면 담체상에 활성 성분들의 담지는 공지 방법으로 화합물을 침전시키거나 이와 같이 수득된 콘택 매쓰를 환원시킴으로써 수행한다.
다른 제조 방법은 히드라진과 같은 하나의 유기성 환원제의 존재하에서 담체를 적당한 화합물의 용액에 주로 침전시키는 것이 또한 가능하다.
담체상에 각종 성분의 담지는 물론, 동시에 또는 개별적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 범주에 속하는 촉매의 제조에 사용되는 적어도 하나의 Ⅷ족 귀금속류의 화합물의 성질은 결정적이지 않다. 유사하게, 다른 원소들의 화합물의 정확한 성질도 반드시 중요하지는 않다.
원한다면, 금속 팔라듐, 금속 로듐, 금속 텔루륨, 금속 비스무스 및 금속 구리와 같은 금속 자체를 사용할 수 있다.
본 촉매의 제조에 사용될 수 있는 화합물의 예로는 다음과 같다 : 팔라듐 클로라이드, 염화 백금, 팔라듐 아세테이트, 아세트산 백금, 혼합 소듐 팔라듐 클로라이드, 혼합 소듐 팔라듐 술페이트, 헥사클로로프라틴산, 로듐 니트레이트, 안티몬 클로라이드, 비스무스 클로라이드, 텔루륨(Ⅱ) 또는 (Ⅳ) 클로라이드, 셀레늄(Ⅱ) 또는 (Ⅳ) 클로라이드, 텔루륨(Ⅳ) 또는 (Ⅵ) 옥사이드, 셀레늄 옥사이드, 아세트산 구리, 안티몬 아세테이트, 비스무스 니트레이트 및 비스무스 클로라이드.
콘택 매쓰의 입자 크기는 통상 0.1-10mm이고, 더 크거나 또는 더 작은 크기가 선택될 수도 있다. 실제로 선택되는 크기는 선택된 조작 조건에서 공지된 방법 자체에 의해 결정된다.
본 기재의 서두에서 지적한 바와 같이 디알콕시부텐은 상기 정의한 바와 같은 고체 촉매 및 산소의 존재하에서 1,3-부타디엔과 알콜을 반응시킴으로써 수득된다.
이 반응은 알콜을 함유하는 반응 매질에 고체 촉매를 현탁시키고 여기에 1,3-부타디엔 및 산소 분자를 함유하는 기체를 주입함으로써, 액상에서 유리하게 수행한다. 이와 같은 기체는 순수 산소 또는 불활성 기체, 그 예로는 공기로 희석된 산소일 수 있다. 공급 기체 또는 반응 영역에 나타날 수 있는 어떠한 기체상도 폭발성 조성물의 범위내에 있지 않고, 선택된 다른 변수 또는 반응 조건을 유지하기만 하면 산소의 양은 중요한 성질이 아니다. 부타디엔과 관련한 산소의 양은 반응 화학식량론에 비해 초과하거나 부족할 수 있다.
Ⅷ족 귀금속류의 양은 부타디엔과 관련하여 넓은 범위내에서 변할 수 있다. 이러한 양(몰비에 있어서)은 통상 10-5-10-2, 바람직하게는 10-4-10-3이다. 25℃에서 측정한 산소의 부분 압력은 바람직하게는 0.1-20바아이다.
반응 온도는 통상 20-160℃, 바람직하게는 70-120℃이다. 70℃ 이하에서는 반응 속도가 상대적으로 느리고 120℃ 이상에서는 반응물과 생성물의 분해가 관찰된다.
조작 방법에 의하면, 반응 압력은 대기압 내지 약 300바아로 다양하다. 1-100바아의 압력이 바람직하다.
반응 종료시 또는 거기에 할당된 시간에서 목적 디알콕시부텐은 적당한 수단, 예를 들면 증류 및/또는 추출에 의해, 적당하다면 고체 촉매로부터 여과 또는 디캔팅(decanting)후에 회수된다.
[실시예 1]
a) 담체로서 사용되는 탄소의 처리
3S형이고 BET 표면적이 1150m2/g(100g)인 활성탄(CECA S.A. 제조)을 30% 농도의 질산 수용액(600ml)에 현탁시킨다. 혼합물을 2시간 환류시킨다. 수용액을 여거하고 세척물이 pH 4가 될때까지 탄소를 탈이온수로 세척한다. 탄소를 20mmHg의 감압하에서 90℃에서 건조한다.
b) 팔라듐 및 텔루륨을 함유하는 촉매의 제조
상기와 같이 처리된 탄소(10g)을 팔라듐 아세테이트(2mmol, 448mg) 및 텔루륨 디옥사이드(0.6mmol, 160mg)을 용해시킨 30% 농도인 질산 수용액에 현탁시킨다. 용매를 감압하에서 회전 증발기에서 증류시켜 제거한다. 이와 같이 수득한 고체를 감압(20mmHg) 하에서 80℃에서 건조시킨다.
촉매를 200℃에서 2시간, 400℃에서 2시간 동안 메탄올-포화 질소류(60l/h)로 환원시킨다. 그 다음 300℃에서 16시간 동안 산소 2%를 함유하는 질소(60l/h)로 처리하고 다시 200℃에서 2시간 그리고 400℃에서 2시간 동안 메탄올-포화 질소류로 환원시킨다.
c) 메톡시화
이와 같이 제조된 촉매(1g)를 내용적이 120ml인 탄타룸 오토크래브에 메탄올(30ml) 및 부타디엔(80mmol ; 4.3g)과 함께 흔들어 교반하면서 채운다. 오토크래브를 21%의 산소를 함유하는 공기로 100bar로 가압하고, 그 다음 12시간 동안 90℃로 가열한다. 오토크래브를 냉각시킨 후 탈포(degas)하고 내용물을 기체상 크로마토그래피에 의해 결정한다. 1,2-디메톡시-3-부텐(1,2-DMBE) 7.7mmol 및 cis+trans 1, 4-디메톡시-2-부텐(1,4-DMBE) 23mmol을 수득한다.
[실시예 2]
실시예 1의 조작 방법에 따라 테스트를 하나, 반응은 23시간 동안 수행한다. 1,2-DMBE 10.2mmol 및 cis+trans 1,4-DMBE 30.2mmol을 수득한다.
[실시예 3]
실시예 1의 조작 방법에 따라 촉매를 제조하나, 50S 탄소(CECA S.A. 제조, BET 표면적이 1500mm2/g)를 사용한다. 이 촉매를 실시예 1에서와 동일한 조작 방법에 의해 반응에 사용한다. 1,2-DMBE 4mmol 및 cis+trans 1,4-DMBE 8.5mmol을 수득한다.
[실시예 4]
Pd-Te-Cu를 함유하는 촉매
팔라듐 아세테이트 4.8mmol, 텔레륨 디옥사이드 0.4mmol 및 아세트산 제 2 구리 13.4mmol을 30% 농도의 질산 수용액에 용해시키는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조한다. 메톡시화를 실시예 1과 동일한 방법으로 행한다. 1,2-DMBE 2mmol 및 1,4-DMBE 0.2mmol을 수득한다.
[실시예 5]
Pd-Te-Sn을 함유하는 촉매
팔라듐 아세테이트 0.7mmol, 텔루륨 디옥사이드 0.25mmol 및 염화 제 1 주석 0.62mmol을 30% 농도의 질산 수용액에 용해시키는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조한다. 메톡시화를 실시예 2와 동일한 방법으로 수행한다. 1,2-DMBE 1.1mmol 및 1,4-DMBE 2.4mmol을 수득한다.
[실시예 6]
Pb-Te-Sb를 함유하는 촉매
팔라듐 아세테이트 2mmol, 텔루륨 디옥사이드 0.7mmol 및 안티몬 아세테이트 1.94mmol을 30% 농도의 질산 수용액에 용해시키는 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조한다. 메톡시화를 실시예 2와 동일한 방법으로 행한다. 1,2-DMBE 13.2mmol 및 1,4-DMBE 30.3mmol을 수득한다.
[실시예 7]
메탄올(30mmol) 및 부타디엔(35mmol ; 1.89g)을 120-ml 오보클래브에 흔들어 교반하면서 채우는 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조작 방법으로 촉매(1g)을 제조한다. 오토클래브를 산소 21%를 함유하는 공기로 80kg/cm2로 가압하고 12시간 동안 90℃로 가열한다. 오토클래브를 냉각한 후 탈포하고 내용물을 기체상 크로마토그래피하여 결정한다. 1,2-DMBE 9.3mmol 및 cis+trans 1,4-DMBE 20mmol을 수득한다.
[실시예 8]
메탄올을 동량의 2-프로판올(30ml)로 대체하는 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조작 방법 및 촉매로 테스트한다. 1,2-디이소프로폭시-3-부텐 1,8-mmol 및 tras 1,4-디이소프로폭시-2-부텐 9.7mmol을 수득한다.
[실시예 9]
메탄올을 동량의 2-메틸프로판올로 대체하는 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조작 방법 및 촉매로 테스트한다. 트란스-1,4-디(2-메틸-2-프로폭시)-2-부텐 0.4mmol을 수득한다.

Claims (17)

  1. 촉매의 존재하에서 1,3-부타디엔과 알콜의 반응에 의한 디알콕시부텐의 제조법에 있어서, 촉매가 원소 주기율표 Ⅷ족의 귀금속류로부터 선택된 최소 하나의 제 1 성분 및 텔루륨, 셀레늄 및 황으로부터 선택된 최소 하나의 제 2 성분을 함유하는 고체이며 담체상에 담지되어 있고, 반응이 산소의 존재하에서 수행됨을 특징으로 하는 디알콕시부텐의 제조법.
  2. 제 1 항에 있어서, 촉매가 팔라듐, 로듐, 백금을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 촉매가 팔라듐을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 촉매가 비스무스, 안티몬, 구리 및 주석으로부터 선택된 최소 하나의 부가적 성분을 부가적으로 함유함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 촉매가 제 2 성분으로서 텔루륨을 함유하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 촉매가 구리, 안티몬 또는 주석을 또한 함유함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 담체가 활성탄임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 촉매가 Ⅷ족 귀금속을 0.01-20중량%로 함유함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 제 2 성분(들) 및 부가적 성분(들)의 총량이 고체 촉매의 0.01-30중량%를 나타냄을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 고체 촉매에 존재하는 제 2 성분(들) 대 Ⅷ족 귀금속의 몰비가 0.01-10임을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 부가적 성분(들) 대 Ⅷ족 귀금속의 몰비가 0.01-10임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 반응 온도가 20-160℃임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 25℃에서 측정한 산소의 부분 압력이 0.1-20바아임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 반응이 액상에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 고체 촉매에 존재하는 제 2 성분(들) 대 Ⅷ족 귀금속의 몰비가 0.1∼5임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제11항에 있어서, 부가적 성분(들) 대 Ⅷ족 귀금속의 몰비가 0.1∼5임을 특징으로 하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 반응 온도가 70∼120℃임을 특징으로 하는 방법.
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