JPH08291157A - Production of new 3-methyltetrahydrofuran - Google Patents
Production of new 3-methyltetrahydrofuranInfo
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- JPH08291157A JPH08291157A JP10110695A JP10110695A JPH08291157A JP H08291157 A JPH08291157 A JP H08291157A JP 10110695 A JP10110695 A JP 10110695A JP 10110695 A JP10110695 A JP 10110695A JP H08291157 A JPH08291157 A JP H08291157A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は3−メチルテトラヒドロ
フランの新規製造方法に関する。3−メチルテトラヒド
ロフランはスパンデックスファイバーの原料であるポリ
エーテルグリコールのコモノマーとして利用される。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a novel method for producing 3-methyltetrahydrofuran. 3-Methyltetrahydrofuran is used as a comonomer of polyether glycol which is a raw material for spandex fibers.
【0002】[0002]
【従来の技術】3−メチルテトラヒドロフランは種々の
方法により製造可能である。特開昭63−218669
号によれば3−メチルテトラヒドロフランは,クエン酸
の水素添加により3−及び4−メチルブチロラクトンと
共に生成するがその選択率は約70%である。米国特許
第3956318号によれば液相, プロトン酸の存在下
エポキサイドを接触水素化すると生成するがその原料エ
ポキサイドは高価である。特開平2−62835号によ
ればアルデヒドの存在下4−ヒドロキシブチルアルデヒ
ドまたは2−ヒドロキシテトラヒドロフランの接触水素
化で得られるジオールを環化すると生成するがその原料
も高価であり, テトラヒドロフランの副生を伴う。また
メチルマレイン酸またはメチルコハク酸の水素化による
方法(特開昭49−9463)も開示されているが,出
発原料の入手が困難であるばかりでなく水素化条件も過
酷であり工業的実施が困難なことは明白である。2. Description of the Related Art 3-Methyltetrahydrofuran can be produced by various methods. JP-A-63-218669
According to the publication, 3-methyltetrahydrofuran is formed with 3- and 4-methylbutyrolactone by hydrogenation of citric acid, but its selectivity is about 70%. According to US Pat. No. 3,956,318, it is produced by catalytic hydrogenation of epoxide in the liquid phase in the presence of a protonic acid, but the raw material epoxide is expensive. According to JP-A-2-62835, a diol obtained by catalytic hydrogenation of 4-hydroxybutyraldehyde or 2-hydroxytetrahydrofuran in the presence of an aldehyde is produced by cyclization, but the raw material is also expensive, and a by-product of tetrahydrofuran is produced. Accompany. Further, a method by hydrogenation of methylmaleic acid or methylsuccinic acid (JP-A-49-9463) is also disclosed, but it is difficult to obtain starting materials and the hydrogenation conditions are severe, and industrial implementation is difficult. That is clear.
【0003】特開昭48−22405号によれば1,4
−ブテンジオールをヒドロホルミル化し,触媒分離後そ
のヒドロホルミル化された生成物(2−ホルミル−1,
4−ブタンジオールと推定される) の水溶液を接触水素
化し得られた2−メチル−1,4−ブタンジオールを環
化し3−メチルテトラヒドロフランを得ている。また特
開平5−117258号及び特公平4−55179号に
よればアルデヒドの存在下1,4−ブチンジオールまた
は1,4−ブテンジオールの接触水素化で得られたジオ
ールを環化し3−メチルテトラヒドロフランを得てい
る。しかしこれらの方法で原料となる1,4−ブテンジ
オール及び1,4−ブチンジオールはアセチレンから得
られる物であるため高価であり,またこれらの方法では
テトラヒドロフランの副生を伴う。According to Japanese Patent Laid-Open No. 48-22405, 1,4
-Hydroformylating butenediol, and after the catalyst separation the hydroformylated product (2-formyl-1,
(Estimated to be 4-butanediol) is subjected to catalytic hydrogenation, and the resulting 2-methyl-1,4-butanediol is cyclized to obtain 3-methyltetrahydrofuran. According to JP-A-5-117258 and JP-B-4-55179, diol obtained by catalytic hydrogenation of 1,4-butynediol or 1,4-butenediol in the presence of aldehyde is cyclized to give 3-methyltetrahydrofuran. Is getting However, 1,4-butenediol and 1,4-butynediol, which are raw materials in these methods, are expensive because they are obtained from acetylene, and in these methods, tetrahydrofuran is a by-product.
【0004】特開平6−219981号によればイタコ
ン酸,3−ホルミル−2−メチル−プロピオン酸又はこ
れらのエステルを接触水素化すると2−メチル−1,4
−ブタンジオールと共に生成するがその原料イタコン酸
及び3−ホルミル−2−メチル−プロピオン酸は高価で
ある。以上既往の製造方法は原料が高価であるとか,3
−メチルテトラヒドロフランへの選択性が低いため等,
工業的に満足すべき物ではない。According to JP-A-6-219981, itaconic acid, 3-formyl-2-methyl-propionic acid or their esters are catalytically hydrogenated to give 2-methyl-1,4.
-Produced with butanediol, the starting materials itaconic acid and 3-formyl-2-methyl-propionic acid are expensive. In the above manufacturing method, the raw materials are expensive,
-Because of its low selectivity to methyltetrahydrofuran,
Not industrially satisfactory.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は前記の
欠点を有しない安価な原料を用い,選択性の高い3−メ
チルテトラヒドロフランの製造方法を提供する事であ
る。本目的のために(1)青酸とメタクリル酸メチルか
ら3−シアノイソ酪酸メチルを製造する第一の工程,
(2)前記工程で得られた3−シアノイソ酪酸メチルを
水及び硫酸と反応,ついで同反応生成物をアルコールと
反応させメチルコハク酸エステルを製造する第二の工
程,(3)前記工程で得られたメチルコハク酸エステル
を接触水素化して3−メチルテトラヒドロフランを製造
する第三の工程よりなる3−メチルテトラヒドロフラン
の製造方法について検討を行ってきた。しかしながらこ
の方法では大量のアンモニウム塩の副生を伴い,この処
理が3−メチルテトラヒドロフランの製造コストを圧迫
するという欠点がある。An object of the present invention is to provide a method for producing 3-methyltetrahydrofuran having high selectivity by using an inexpensive raw material which does not have the above-mentioned drawbacks. To this end, (1) a first step for producing methyl 3-cyanoisobutyrate from hydrocyanic acid and methyl methacrylate,
(2) A second step of reacting the methyl 3-cyanoisobutyrate obtained in the above step with water and sulfuric acid, and then reacting the same reaction product with an alcohol to produce a methylsuccinate, (3) obtained in the above step The method for producing 3-methyltetrahydrofuran, which comprises the third step of producing 3-methyltetrahydrofuran by catalytic hydrogenation of methyl succinate, has been investigated. However, this method has a drawback in that a large amount of ammonium salt is produced as a by-product, and this treatment puts a strain on the production cost of 3-methyltetrahydrofuran.
【0006】前記目的を達成するため本発明者は鋭意検
討した結果,先に化1のルートによる製造方法を見いだ
し出願した(特願平7−22807号)。本発明は化1
に示す先願の方法を更に発展された物であり化2に示す
ルートによる3−メチルテトラヒドロフランの製造方法
である。化1に示すホルムアミドの脱水による青酸製造
は450−600℃の高温気相下で行われるため, ホル
ムアミドの高温下での蒸発を要する。しかしこの蒸発に
際してはホルムアミドのタ−ル化や重合物の生成を伴
い, 長期の安定した運転が通常困難であり, これを避け
るために高価な設備を必要とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present inventor has made earnest studies and, as a result, found a manufacturing method by the route of Chemical formula 1 and applied for it (Japanese Patent Application No. 7-22807). The present invention is
It is a further development of the method of the prior application shown in Figure 3 and is a method for producing 3-methyltetrahydrofuran by the route shown in Chemical formula 2. Since the production of hydrocyanic acid by dehydration of formamide shown in Chemical formula 1 is carried out under a high temperature gas phase of 450 to 600 ° C., evaporation of formamide under high temperature is required. However, this evaporation is accompanied by the formation of tar of formamide and the formation of polymer, and it is usually difficult to operate stably for a long period of time, and expensive equipment is required to avoid this.
【0007】[0007]
【化1】 Embedded image
【0008】[0008]
【化2】 Embedded image
【0009】これに対し,化2に示すホルムアミドのア
ンモニアと一酸化炭素への分解は高温を要せず300℃
以下で実施でき, 特に液相反応で触媒存在下にて行えば
200℃以下でも反応が進行するため, ホルムアミドの
タ−ル化や重合物の生成もなく安価な装置を用いて長期
の安定した運転ができる。即ち本発明は化1に示す様に
第三工程で生成するホルムアミドを脱水して青酸にし反
応系に循環使用する替わりに化2に示す様にホルムアミ
ドをアンモニアと一酸化炭素に一旦分解して利用するも
のである。On the other hand, the decomposition of formamide shown in Chemical formula 2 into ammonia and carbon monoxide does not require high temperature and is 300 ° C.
It can be carried out under the following conditions. Especially, if it is carried out in the presence of a catalyst in a liquid phase reaction, the reaction will proceed even at 200 ° C or lower, so there will be no formation of tallamide of formamide or formation of a polymer, and long-term stable Can drive. That is, according to the present invention, the formamide produced in the third step is dehydrated to hydrocyanic acid as shown in Chemical formula 1 and is recycled to the reaction system. Instead, the formamide is decomposed into ammonia and carbon monoxide as shown in Chemical formula 2 and used. To do.
【0010】ここで回収されたアンモニアは従来の青酸
製造法をそのまま利用して青酸に変換し,反応系に循環
使用される。即ち従来の工業的な青酸製造法,例えばAn
drussow 法によりアンモニアとメタン,空気から青酸が
合成される。またここで回収される一酸化炭素はそのま
まメタノールと共に反応系に循環使用しても良いし,予
めメタノールと反応させてギ酸メチルとし,反応系に循
環使用する事も出来る。以下に本発明の方法について詳
細に説明する。The ammonia recovered here is converted to hydrocyanic acid by utilizing the conventional hydrocyanic acid production method as it is, and is recycled in the reaction system. That is, a conventional industrial process for producing hydrocyanic acid, such as An
Prussic acid is synthesized from ammonia, methane, and air by the drussow method. Further, the carbon monoxide recovered here may be recycled to the reaction system together with methanol as it is, or may be previously reacted with methanol to form methyl formate and recycled to the reaction system. The method of the present invention will be described in detail below.
【0011】本発明に於ける青酸とメタクリル酸メチル
から3−シアノイソ酪酸メチルを製造する第一工程は公
知の方法で実施されるもので低級アルキル置換ピロリド
ン或いはジメチルスルホキシド溶媒のもとアルカリ金属
シアン化合物を触媒として40−130℃前後で行われ
れる。In the present invention, the first step for producing methyl 3-cyanoisobutyrate from hydrocyanic acid and methyl methacrylate is carried out by a known method. The solvent is a lower alkyl-substituted pyrrolidone or dimethyl sulfoxide solvent and an alkali metal cyanide compound. Is used as a catalyst at about 40 to 130 ° C.
【0012】本発明に於ける3−カルバモイルイソ酪酸
メチルの製造(第2工程)は3−シアノイソ酪酸メチル
と水の混合物を触媒存在下において接触反応させる事に
より実施される。触媒としてはニトリル類の水和反応に
有効な触媒が適用可能であり硫酸等の強酸も使用される
が,処理も含めた経済的観点から金属触媒あるいは金属
酸化物触媒などが望ましい。具体的にはマンガン,銅,
ニッケル或いはそれらの酸化物が有効であり,特にマン
ガン酸化物が好ましい。水に対する3−シアノイソ酪酸
メチルの仕込重量比は2対98−98対2が適切な範囲
である。又この系には3−シアノイソ酪酸メチルの原料
であるメタクリル酸メチルやアルコール,アセトン等の
ケトン類などを溶媒として共存させる事も可能である。
酸化マンガンを触媒とする時には反応温度20−150
℃が好ましい範囲であり,30−100℃が特に好まし
い。反応時間は0.3−6時間が好ましく特に0.5−
4時間が好適である。反応は回分式あるいは連続式何れ
の方式にても実施できる。本反応液からは常法により水
及び溶媒等を留去すれば3−カルバモイルイソ酪酸メチ
ルが得られる。The production of methyl 3-carbamoylisobutyrate in the present invention (second step) is carried out by catalytically reacting a mixture of methyl 3-cyanoisobutyrate and water in the presence of a catalyst. As the catalyst, a catalyst effective for the hydration reaction of nitriles can be applied, and a strong acid such as sulfuric acid is also used, but a metal catalyst or a metal oxide catalyst is preferable from the economical point of view including treatment. Specifically, manganese, copper,
Nickel or an oxide thereof is effective, and manganese oxide is particularly preferable. The proper weight ratio of methyl 3-cyanoisobutyrate to water is 2: 98-98: 2. It is also possible to coexist with methyl methacrylate, which is a raw material of methyl 3-cyanoisobutyrate, and ketones such as alcohol and acetone, as a solvent in this system.
When manganese oxide is used as a catalyst, the reaction temperature is 20-150.
C is the preferred range, with 30-100 C being especially preferred. The reaction time is preferably 0.3-6 hours, especially 0.5-
4 hours is preferred. The reaction can be carried out batchwise or continuously. Methyl 3-carbamoylisobutyrate can be obtained from this reaction solution by distilling off water, a solvent and the like by a conventional method.
【0013】本発明に於ける3−カルバモイルイソ酪酸
メチルとギ酸エステルとの反応によるメチルコハク酸エ
ステルとホルムアミドの製造(第3工程)は3−カルバ
モイルイソ酪酸メチルとギ酸エステルとの混合物を無触
媒下,加熱する方法でも可能ではあるが,溶媒及び触媒
の存在下にて実施するのが効果的である。ギ酸エステル
としてはギ酸メチルを用いる時にはギ酸メチルに代えて
メタノールと一酸化炭素を使用できる。この反応は平衡
反応であり,メチルコハク酸エステルの収率はギ酸エス
テルに対する3−カルバモイルイソ酪酸メチルの仕込モ
ル比に左右され,仕込のギ酸エステル/3−カルバモイ
ルイソ酪酸メチル(モル比)は1−10が好ましく,特
に2−6が好適である。溶媒の添加は3−カルバモイル
イソ酪酸メチルの溶解性を高め,かつ反応の選択性を高
める効果がある。使用される溶媒としてはギ酸エステル
のエステル基に対応するアルコールが好ましく,3−カ
ルバモイルイソ酪酸メチルに対するアルコールの仕込モ
ル比は1−10が好ましく,特に2−6が好適である。
本反応に対する触媒としてはアルカリ金属アルコラー
ト,アルカリ土類金属の酸化物及び強塩基性イオン交換
樹脂が極めて優れている。アルカリ金属アルコラートは
リチウム,ナトリウム及びカリウム金属と低級アルコー
ルより合成され,具体的にはナトリウム及びカリウムの
メチラート,エチラート或いはブチラート等が挙げられ
る。またアルカリ土類金属の酸化物としては酸化マグネ
シウム,酸化カルシウム及び酸化バリウム等が挙げられ
る。アルカリ金属アルコラート,アルカリ土類金属の酸
化物または強塩基性イオン交換樹脂を触媒とする時は反
応温度20−80℃,反応時間0.5−6時間において
3−カルバモイルイソ酪酸メチル1モルに対する触媒使
用量は0.001−0.30モルが適当である。本工程
における反応生成物は蒸留等の操作により分離回収し,
未反応物は原料系に戻される。In the present invention, methyl succinate and formamide are produced by the reaction of methyl 3-carbamoylisobutyrate and formate (third step) by using a mixture of methyl 3-carbamoylisobutyrate and formate without a catalyst. Although it is possible to use a heating method, it is effective to perform it in the presence of a solvent and a catalyst. When methyl formate is used as the formate ester, methanol and carbon monoxide can be used instead of methyl formate. This reaction is an equilibrium reaction, and the yield of methyl succinate depends on the charged molar ratio of methyl 3-carbamoylisobutyrate to formic ester, and the charged formate ester / 3-methyl 3-carbamoylisobutyrate (molar ratio) is 1- 10 is preferable, and 2-6 is particularly preferable. Addition of a solvent has the effect of increasing the solubility of methyl 3-carbamoylisobutyrate and increasing the selectivity of the reaction. The solvent used is preferably an alcohol corresponding to the ester group of the formate ester, and the charged molar ratio of the alcohol to methyl 3-carbamoylisobutyrate is preferably 1-10, particularly 2-6.
Alkali metal alcoholates, alkaline earth metal oxides and strongly basic ion exchange resins are extremely excellent catalysts for this reaction. Alkali metal alcoholates are synthesized from lithium, sodium and potassium metals and lower alcohols, and specific examples include sodium and potassium methylates, ethylates or butyrates. Examples of oxides of alkaline earth metals include magnesium oxide, calcium oxide and barium oxide. When using an alkali metal alcoholate, an alkaline earth metal oxide or a strongly basic ion exchange resin as a catalyst, a catalyst for 1 mol of methyl 3-carbamoylisobutyrate at a reaction temperature of 20-80 ° C and a reaction time of 0.5-6 hours. The amount used is appropriately 0.001-0.30 mol. The reaction products in this step are separated and recovered by operations such as distillation,
Unreacted materials are returned to the raw material system.
【0014】メチルコハク酸エステルと同時に生成する
ホルムアミドについては以下の方法により容易にアンモ
ニアと一酸化炭素に分解される(第5工程)。即ち本分
解反応は無触媒あるいは塩基性触媒の存在下気相又は液
相にてホルムアミドを加熱する事により行われるが,青
酸の副生を抑える為に300℃以下で実施する事が好ま
しい。触媒としては活性炭,カセイソーダ,青化ソー
ダ,金属アルコラート等が有効である。好適な反応例を
挙げると触媒の存在下,液相においてホルムアミドを1
20−220℃に加熱し,撹拌下生成ガスを反応系より
抜きながら分解反応を行う。生成するアンモニア,一酸
化炭素の混合ガスは加圧冷却叉は吸収によりアンモニア
を分離すれば,それぞれ純度の高いアンモニア,一酸化
炭素として回収される。回収されたアンモニアは工業的
に公知の方法で再び青酸となし,本反応の第1工程へ循
環使用される。回収アンモニアから青酸を得る方法とし
てメタンを利用する場合にはアンモ酸化法のAndrussow
法,又は酸素の存在しないDegussa 法等がある。又高級
アルカンを原料として利用する場合にはShawinnigen法
がある。又回収アンモニアをSohio 法のプロピレンのア
ンモ酸化によるアクリロニトリル製造プラントに供給し
副生青酸を得ることも出来る。Formamide produced simultaneously with methyl succinate is easily decomposed into ammonia and carbon monoxide by the following method (step 5). That is, this decomposition reaction is carried out by heating formamide in the gas phase or in the liquid phase in the presence of a catalyst or a basic catalyst, but it is preferably carried out at 300 ° C. or lower in order to suppress by-product of hydrocyanic acid. Activated carbon, caustic soda, soda blue, and metal alcoholate are effective catalysts. A preferred example of the reaction is formamide in the liquid phase in the presence of a catalyst.
The decomposition reaction is carried out while heating to 20-220 ° C. and removing the produced gas from the reaction system with stirring. The produced mixed gas of ammonia and carbon monoxide can be recovered as high-purity ammonia and carbon monoxide, respectively, if ammonia is separated by pressure cooling or absorption. The recovered ammonia is converted to hydrocyanic acid again by an industrially known method, and recycled to the first step of this reaction. Andrussow of ammoxidation method when methane is used as a method for obtaining hydrocyanic acid from recovered ammonia
Method, or Degussa method without oxygen. When using high-grade alkanes as a raw material, there is the Shawinnigen method. It is also possible to supply recovered ammonia to the acrylonitrile production plant by Sohio method ammoxidation of propylene to obtain by-product hydrocyanic acid.
【0015】本発明に於けるメチルコハク酸エステルの
水素化(第4工程)はバッチ形式によっても行い得る
が,さらに好ましくは固定床触媒を用いた潅液形式の反
応を行うのが良く,その際のエステルの単位時間当り供
給量は重量で使用触媒量の0.05−1.0程度であ
る。本接触水素化反応の条件は原料エステル及び触媒の
種類によっても変わるが一般的に100−300℃の温
度で20Kg/cm2 (ゲージ圧)以上の圧力下で実施
される。本反応に用いる水素ガスは必ずしも高純度であ
る必要はなく,接触水素化反応に悪影響を与えない窒
素,メタン等のイナート分を含む物でも良い。本水素化
反応に用いる触媒は主成分として銅,または周期律表第
7a及び8族に属する元素を含有する。更に詳しくは
銅,コバルト,ニッケル,鉄,レニウム,パラジウム,
ルテニウム,白金,ロジウムが本反応の触媒主成分とし
て有効である。また助触媒成分としてはクロム,モリブ
デン,マンガン,バリウム,マグネシウム及び珪素,ア
ルミニウムを含有する固体酸成分等が有効である。本反
応の触媒として特に好適な物は銅を主成分とした一般に
銅−クロマイトと称する物でありマンガン,バリウム等
を助触媒として含有したものである。本反応の触媒とし
て特に好適な銅−クロマイトを用いた場合,反応温度は
150−280℃,また反応圧力は50−200Kg/
cm2 (ゲ−ジ圧)の範囲が好適である。The hydrogenation of the methylsuccinate ester in the present invention (the fourth step) can be carried out in a batch system, but it is more preferable to carry out a perfusion solution reaction using a fixed bed catalyst. The amount of the ester to be supplied per unit time is about 0.05 to 1.0 of the amount of the catalyst used by weight. The conditions of the catalytic hydrogenation reaction vary depending on the types of the starting ester and the catalyst, but are generally carried out at a temperature of 100 to 300 ° C. and a pressure of 20 Kg / cm 2 (gauge pressure) or more. The hydrogen gas used in this reaction does not necessarily have to be of high purity and may be a substance containing an inert component such as nitrogen or methane, which does not adversely affect the catalytic hydrogenation reaction. The catalyst used in this hydrogenation reaction contains copper as a main component, or an element belonging to Groups 7a and 8 of the periodic table. More specifically, copper, cobalt, nickel, iron, rhenium, palladium,
Ruthenium, platinum and rhodium are effective as the main catalyst components in this reaction. Further, as the co-catalyst component, a solid acid component containing chromium, molybdenum, manganese, barium, magnesium, silicon, and aluminum is effective. Particularly suitable as a catalyst for this reaction is a material containing copper as a main component and generally called copper-chromite, which contains manganese, barium or the like as a co-catalyst. When copper-chromite, which is particularly suitable as a catalyst for this reaction, is used, the reaction temperature is 150-280 ° C., and the reaction pressure is 50-200 Kg /
The range of cm 2 (gauge pressure) is preferable.
【0016】本反応に好適な銅−クロム−バリウム或は
マンガン触媒は,例えば次のような方法で調製される。 (1)固体状の酸化第二銅(CuO) ,酸化第二クロム(Cr2
O3) 及び二酸化マンガン(MnO2)或は酸化バリウム(BaO)
を取り,更に滑材としてグラファイト等を添加して良く
混合した後,一般的な方法で成形し,高温焼成後成形物
を破砕して適当な大きさにし使用する。 (2)重クロム酸アンモニウムを溶かした水溶液にアン
モニア水を加え,この水溶液に別途調製した硝酸第二銅
(または硫酸第二銅等)と硝酸マンガン(または硫酸マ
ンガン等)或は硝酸バリウムを溶かした水溶液を撹伴し
ながら滴下する。生成する沈澱を水洗・乾燥後,例えば
空気中で350℃付近の温度で焼成する。この様にして
得た粉末状の焼成物をそのまま反応に用いることもでき
るが,この焼成物に適当な粘結剤や滑剤を加えて充分に
混合した後成形して使用することもできる。銅−クロム
−バリウム或はマンガン触媒に含まれる各成分の重量比
はCuO,Cr2O3,MnO2或はBaO の比率に換算してそれぞれ2
0−85:15−75:1−15の範囲内にあることが
好ましい。触媒の形態としては粉末状またはタブレット
状等何れのものでも良く,その使用形態に一番あったも
のが使用される。これらの触媒は使用する前に例えば水
素雰囲気で200℃付近で処理される等の適当な活性化
処理をした後で反応に供せられる。使用する水素量はエ
ステル1モル当たり4モル以上,好ましくは6−60モ
ルが適当である。また本反応は溶媒を用いなくとも実施
できるが,好ましくは溶媒を使用する。本反応に悪影響
を与えない物はいずれも溶媒として使用できる。アルコ
ール類,炭化水素類が例示される。本発明による接触水
素化反応液は通常蒸留にかけられ,製品の3−メチルテ
トラヒドロフラン分離する。The copper-chromium-barium or manganese catalyst suitable for this reaction is prepared, for example, by the following method. (1) Solid cupric oxide (CuO), chromic oxide (Cr 2
O 3 ) and manganese dioxide (MnO 2 ) or barium oxide (BaO)
Then, after adding graphite etc. as a lubricant and mixing well, it is molded by a general method, and after high temperature firing, the molded product is crushed to an appropriate size and used. (2) Ammonia water is added to an aqueous solution of ammonium dichromate, and cupric nitrate (or cupric sulfate, etc.) and manganese nitrate (or manganese sulfate, etc.) or barium nitrate prepared separately are dissolved in this aqueous solution. The aqueous solution is added dropwise with stirring. The precipitate formed is washed with water and dried, and then calcined, for example, in air at a temperature of around 350 ° C. The powdery fired product thus obtained can be used for the reaction as it is, but it is also possible to add an appropriate binder and a lubricant to the fired product, mix them sufficiently, and use them after molding. The weight ratio of each component contained in the copper-chromium-barium or manganese catalyst is 2 in terms of the ratio of CuO, Cr 2 O 3 , MnO 2 or BaO.
It is preferably in the range of 0-85: 15-75: 1-15. The catalyst may be in the form of powder, tablet, or the like, and the one most suitable for the usage is used. Before being used, these catalysts are subjected to an appropriate activation treatment such as treatment in a hydrogen atmosphere at about 200 ° C. and then subjected to the reaction. The amount of hydrogen used is 4 mol or more, preferably 6-60 mol, per 1 mol of ester. Further, this reaction can be carried out without using a solvent, but preferably a solvent is used. Any substance that does not adversely affect this reaction can be used as a solvent. Examples are alcohols and hydrocarbons. The catalytic hydrogenation reaction solution according to the present invention is usually subjected to distillation to separate the product, 3-methyltetrahydrofuran.
【0017】[0017]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説
明するが本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定
されるものではない。 実施例1 (1)第一工程(青酸とメタクリル酸メチルからの3−
シアノイソ酪酸メチルの合成) 撹拌機,温度計,滴下ロート2本を備えた内容積500
mlのフラスコにN−メチルピロリドン203g,シア
ン化カリウム1.35gを仕込み,フラスコ内の温度を
120℃に保ちながら青酸40gとメタクリル酸メチル
163gを4時間かけて滴下する。滴下終了後120℃
に2時間保ち反応を完結させた結果,メタクリル酸メチ
ルの転化率は88.3%,反応したメタクリル酸メチル
に対して98.1%選択率で3−シアノイソ酪酸メチル
が生成していた。フラスコを減圧系につなぎ未反応のメ
タクリル酸メチルを回収後,3−シアノイソ酪酸メチル
165gを得た。中間留分を含めて3−シアノイソ酪酸
メチルの回収率は定量的であった。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited by these examples. Example 1 (1) First step (3-from hydrogen cyanide and methyl methacrylate)
Synthesis of methyl cyanoisobutyrate) Internal volume 500 equipped with stirrer, thermometer, two dropping funnels
To a ml flask, 203 g of N-methylpyrrolidone and 1.35 g of potassium cyanide were charged, and 40 g of hydrocyanic acid and 163 g of methyl methacrylate were added dropwise over 4 hours while maintaining the temperature inside the flask at 120 ° C. 120 ℃ after dropping
As a result of the reaction being completed for 2 hours, the conversion of methyl methacrylate was 88.3%, and methyl 3-cyanoisobutyrate was produced at a selectivity of 98.1% with respect to the reacted methyl methacrylate. The flask was connected to a reduced pressure system and unreacted methyl methacrylate was recovered to obtain 165 g of methyl 3-cyanoisobutyrate. The recovery of methyl 3-cyanoisobutyrate including the middle distillate was quantitative.
【0018】(2)第二工程(3−シアノイソ酪酸メチ
ルの水和による3−カルバモイルイソ酪酸メチルの合
成) 触媒調製;撹拌機,還流冷却器,温度計を備えた内容積
1Lのフラスコに過マンガン酸カリウム63.2gと水
500gを仕込み,70℃に加熱撹拌する。これに硫酸
マンガン96.2gを溶解した水溶液240gと15%
硫酸40gを添加し,70℃で3時間反応させた。内容
物を冷却した後,沈澱をろ過し2.4Lの水で洗浄し
た。沈澱ケーキを60℃で一昼夜乾燥し,74gの活性
二酸化マンガンを取得し,下記の触媒とした。 水和反応;撹拌機,温度計,滴下ロートを備えた内容積
500mlのフラスコに第一工程で得られた3−シアノ
イソ酪酸メチル80g,水250g,アセトン58g,
触媒50gを仕込み,フラスコ内の温度を80℃に保ち
ながら3.5時間水和反応を行う。反応混合物を冷却
後,ろ過により触媒を除去した炉液を分析した結果,3
−シアノイソ酪酸メチルの転化率は90.7% とな
り,反応した3−シアノイソ酪酸メチルに対して98%
選択率で3−カルバモイルイソ酪酸メチルが得られ
た。この炉液を減圧化に濃縮し,アセトンで再結晶する
事により純度99.5%以上の3−カルバモイルイソ酪
酸メチル73gを得た。(2) Second step (Synthesis of methyl 3-carbamoylisobutyrate by hydration of methyl 3-cyanoisobutyrate) Preparation of catalyst: a catalyst having a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was added to a flask having an internal volume of 1 L. Charge 63.2 g of potassium manganate and 500 g of water, and heat and stir at 70 ° C. 240 g of an aqueous solution containing 96.2 g of manganese sulfate dissolved therein and 15%
Sulfuric acid 40 g was added, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 3 hours. After cooling the contents, the precipitate was filtered and washed with 2.4 L of water. The precipitate cake was dried overnight at 60 ° C. to obtain 74 g of active manganese dioxide, which was used as the following catalyst. Hydration reaction: 80 g of methyl 3-cyanoisobutyrate obtained in the first step, 250 g of water, 58 g of acetone, in a flask having an inner volume of 500 ml equipped with a stirrer, a thermometer, and a dropping funnel,
50 g of the catalyst is charged and the hydration reaction is carried out for 3.5 hours while maintaining the temperature in the flask at 80 ° C. After the reaction mixture was cooled, the catalyst liquid was removed by filtration to analyze the furnace liquid.
-The conversion of methyl cyanoisobutyrate was 90.7%, which was 98% based on the reacted methyl 3-cyanoisobutyrate.
Methyl 3-carbamoylisobutyrate was obtained with a selectivity. The furnace liquid was concentrated under reduced pressure and recrystallized with acetone to obtain 73 g of methyl 3-carbamoylisobutyrate having a purity of 99.5% or more.
【0019】(3)第三工程(3−カルバモイルイソ酪
酸メチルとギ酸メチルからのメチルコハク酸ジメチルと
ホルムアミドの合成) 撹拌機付きの内容積1Lのステンレス製オートクレーブ
に第二工程で得られた3−カルバモイルイソ酪酸メチル
72.5g,ギ酸メチル180g,メタノール96g,
ナトリウムメチラート1.1gを仕込み,60℃にて2
時間加熱反応を行う。生成物を冷却後分析した結果,3
−カルバモイルイソ酪酸メチルの転化率は83.2%と
なり,反応した3−カルバモイルイソ酪酸メチルに対し
て99.8%選択率でメチルコハク酸ジメチル及び9
8.4% 選択率でホルムアミドが得られた。生成液中
のナトリウムメチラートを硫酸で中和した後,常法によ
り蒸留してギ酸メチル,メタノールを回収すると共に純
度99%以上のメチルコハク酸ジメチル60g及び純度
99%のホルムアミド16gを得た。中間留分を含めた
回収率は定量的であった。(3) Third Step (Synthesis of Dimethyl Methylsuccinate and Formamide from 3-Carbamoylisobutyrate and Methyl Formate) A 3-liter stainless steel autoclave equipped with a stirrer was used in the second step. Carbamoyl methyl isobutyrate 72.5 g, methyl formate 180 g, methanol 96 g,
Charge 1.1 g of sodium methylate, and add 2 at 60 ° C.
Perform heating reaction for an hour. As a result of analyzing the product after cooling, 3
-The conversion rate of methyl carbamoylisobutyrate was 83.2%, which was 99.8% selectivity for dimethyl methylsuccinate and 9% for the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate.
Formamide was obtained with a selectivity of 8.4%. The sodium methylate in the product solution was neutralized with sulfuric acid and then distilled by a conventional method to recover methyl formate and methanol, and 60 g of dimethyl methylsuccinate having a purity of 99% or more and 16 g of formamide having a purity of 99% were obtained. The recovery rate including the middle distillate was quantitative.
【0020】(4)第四工程(メチルコハク酸ジメチル
の水素化) 市販の日産ガードラー社製G99C(重量組成 CuO 3
6%,Cr2O3 32%,MnO 2.4%,BaO 2.2% 形
状 1/4インチ×1/4インチ ペレット)を1/8
に分割し,内径15mm,長さ300mmlの反応管に
20.0g充填し(触媒層高97mm)通常の水素還元
による活性化処理(1−10%水素含有の窒素気流中,
200℃以下で還元する)を行った後反応に供した。反
応温度230℃,反応圧力160Kg/cm2 (ゲージ
圧),水素の供給量は反応管出口で10L/hr とし
原料の30wt%メチルコハク酸ジメチルのプソイドク
メン 溶液を5g/hrの速度(原料供給重量速度を触
媒重量で割ったWHSVは0.075 /hr)で反応
管の上部から水素と共に供給した。得られた反応液を分
析した結果,未反応メチルコハク酸ジメチルは認められ
ず3−メチルテトラヒドロフランの収率は供給したメチ
ルコハク酸ジメチルに対して95.5%であった。(4) Fourth step (hydrogenation of dimethyl methylsuccinate) Commercially available Nissan Gardler G99C (weight composition CuO 3
6%, Cr 2 O 3 32%, MnO 2.4%, BaO 2.2% Shape 1/4 inch × 1/4 inch pellet) 1/8
The reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm is filled with 20.0 g (catalyst layer height of 97 mm) and activated by ordinary hydrogen reduction (in a nitrogen stream containing 1-10% hydrogen,
It is subjected to the reaction after the reduction). The reaction temperature is 230 ° C., the reaction pressure is 160 kg / cm 2 (gauge pressure), the hydrogen supply rate is 10 L / hr at the outlet of the reaction tube, and the pseudocumene solution of 30 wt% dimethyl methylsuccinate as a raw material is at a rate of 5 g / hr (raw material supply weight rate). Was divided by the catalyst weight to obtain a WHSV of 0.075 / hr), which was supplied together with hydrogen from the upper part of the reaction tube. As a result of analyzing the obtained reaction solution, unreacted dimethyl methylsuccinate was not observed, and the yield of 3-methyltetrahydrofuran was 95.5% with respect to the supplied dimethyl methylsuccinate.
【0021】(5)工程5(ホルムアミドのアンモニ
ア,一酸化炭素への分解) 撹拌機及び還流冷却器つきの300mlの4首丸底フラ
スコにホルムアミド180gと触媒としての酸化カルシ
ウム1gを仕込み,撹拌しながらマントルヒ−タ−で1
50℃に加熱した。発生するガスのミストをブライン還
流冷却器にて落とし,アンモニアガスは硫酸水溶液のト
ラップにて吸収させて中和滴定により測定し,一酸化炭
素はガスメーター,ガスクロ分析で測定した。その結果
アンモニア収率94%,一酸化炭素収率89%を得た。(5) Step 5 (decomposition of formamide into ammonia and carbon monoxide) A 300 ml four-neck round bottom flask equipped with a stirrer and a reflux condenser was charged with 180 g of formamide and 1 g of calcium oxide as a catalyst and stirred. 1 at the mantle heater
Heated to 50 ° C. The generated gas mist was dropped by a brine reflux condenser, ammonia gas was absorbed by a sulfuric acid solution trap and measured by neutralization titration, and carbon monoxide was measured by a gas meter and gas chromatography analysis. As a result, an ammonia yield of 94% and a carbon monoxide yield of 89% were obtained.
【0022】実施例2 原料のギ酸メチルをギ酸エチルに代えた以外は実施例1
の第三工程と同様に反応させた。その結果3−カルバモ
イルイソ酪酸メチルの転化率は83.7%となり,反応
した3−カルバモイルイソ酪酸メチルに対して99.8
%選択率でメチルコハク酸ジメチル及び98.6% 選
択率でホルムアミドが得られた。Example 2 Example 1 except that ethyl formate was used instead of methyl formate as a raw material.
The reaction was performed in the same manner as in the third step. As a result, the conversion rate of methyl 3-carbamoylisobutyrate was 83.7%, which was 99.8 relative to the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate.
Dimethyl methyl succinate was obtained with a% selectivity and formamide was obtained with a 98.6% selectivity.
【0023】実施例3 実施例1の第三工程でギ酸メチル180g,メタノール
96gの代わりにメタノール200gを仕込,さらに一
酸化炭素を40Kg/cm2 (ゲージ圧)となるよう圧
入し加熱撹拌して反応させた。オートクレーブ内の温度
が60℃に達したなら反応圧力を40Kg/cm2 (ゲ
ージ圧)に維持するように一酸化炭素を供給し3時間反
応を続けた。その後オートクレーブを冷却し,内圧を徐
々に下げて常圧に戻し,生成物を取り出し分析する。そ
の結果は3−カルバモイルイソ酪酸メチルの転化率は8
1.4%となり,反応した3−カルバモイルイソ酪酸メ
チルに対して95.7%選択率でメチルコハク酸ジメチ
ル及び94.4%選択率でホルムアミドが得られた。Example 3 In the third step of Example 1, 180 g of methyl formate and 200 g of methanol were charged in place of 96 g of methanol, carbon monoxide was further introduced under pressure of 40 Kg / cm 2 (gauge pressure), and the mixture was heated and stirred. It was made to react. When the temperature in the autoclave reached 60 ° C., carbon monoxide was supplied so that the reaction pressure was maintained at 40 Kg / cm 2 (gauge pressure), and the reaction was continued for 3 hours. After that, the autoclave is cooled, the internal pressure is gradually reduced to normal pressure, and the product is taken out and analyzed. As a result, the conversion rate of methyl 3-carbamoylisobutyrate was 8
It was 1.4%, and dimethyl methylsuccinate was obtained with a selectivity of 95.7% and formamide was obtained with a selectivity of 94.4% with respect to the reacted methyl 3-carbamoylisobutyrate.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明によれば各工程とも極めて高い選
択率で進行し, メタクリル酸メチルとギ酸エステルを原
料として高収率でまたアンモニウム塩のごとき不都合な
副生成物もなく3−メチルテトラヒドロフランが製造さ
れるので,本発明は工業的に極めて高い価値を持つ。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, each step proceeds with extremely high selectivity, and high yields of methyl methacrylate and formic acid ester are used as raw materials and there is no inconvenient by-product such as ammonium salt. Since it is manufactured, the present invention has an extremely high industrial value.
Claims (5)
−シアノイソ酪酸メチルを製造する第一工程, (2)第
一工程で得られた3−シアノイソ酪酸メチルを水和して
3−カルバモイルイソ酪酸メチルを製造する第二工程,
(3)第二工程で得られた3−カルバモイルイソ酪酸メ
チルとギ酸エステルよりメチルコハク酸エステルとホル
ムアミドを製造する第三工程, (4)第三工程で得られ
たメチルコハク酸エステルを接触水素化して3−メチル
テトラヒドロフランを製造する第四工程, 及び(5)第
三工程で得られたホルムアミドをアンモニアと一酸化炭
素に分解する第五工程よりなる3−メチルテトラヒドロ
フランの製造法。(1) 3 from cyanide and methyl methacrylate
A first step of producing methyl cyanoisobutyrate, (2) a second step of producing methyl 3-carbamoylisobutyrate by hydrating the methyl 3-cyanoisobutyrate obtained in the first step,
(3) Third step of producing methylsuccinate and formamide from methyl 3-carbamoylisobutyrate obtained in the second step and formate, (4) catalytic hydrogenation of methylsuccinate obtained in the third step A method for producing 3-methyltetrahydrofuran, which comprises a fourth step of producing 3-methyltetrahydrofuran, and (5) a fifth step of decomposing the formamide obtained in the third step into ammonia and carbon monoxide.
メチルである請求項1記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the formate ester in the third step 3 is methyl formate.
メタノールと一酸化炭素を用いる請求項2記載の方法。3. The method according to claim 2, wherein methanol and carbon monoxide are used in place of methyl formate in the third step.
を用いて,炭化水素と空気によるアンモ酸化法にて青酸
を合成し,第一工程に循環使用する請求項1,2または
3記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein hydrocyanic acid is synthesized by an ammoxidation method using hydrocarbon and air using ammonia recovered in the fifth step, and is reused in the first step.
を用いて,メタノ−ルのカルボニル化を行いギ酸メチル
を合成し,第三工程に循環使用する請求項1,2または
4記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the carbon monoxide recovered in the fifth step is used for carbonylation of methanol to synthesize methyl formate, which is recycled in the third step. .
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10110695A JPH08291157A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Production of new 3-methyltetrahydrofuran |
US08/595,271 US5618953A (en) | 1995-02-10 | 1996-02-01 | Process for producing 3-methyltetrahydrofuran |
TW085101392A TW322474B (en) | 1995-02-10 | 1996-02-05 | |
EP96101708A EP0727422B1 (en) | 1995-02-10 | 1996-02-07 | Process for producing 3-methyltetrahydrofuran |
DE69625102T DE69625102T2 (en) | 1995-02-10 | 1996-02-07 | Process for the preparation of 3-methyltetrahydrofuran |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10110695A JPH08291157A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Production of new 3-methyltetrahydrofuran |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08291157A true JPH08291157A (en) | 1996-11-05 |
Family
ID=14291833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10110695A Pending JPH08291157A (en) | 1995-02-10 | 1995-04-25 | Production of new 3-methyltetrahydrofuran |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08291157A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6743944B1 (en) | 1999-09-07 | 2004-06-01 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Process for producing optically active aminoalcohol |
-
1995
- 1995-04-25 JP JP10110695A patent/JPH08291157A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6743944B1 (en) | 1999-09-07 | 2004-06-01 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Process for producing optically active aminoalcohol |
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