JPS61209906A - ヘテロポリ酸又はその無水物及びそれらの製法並びに有機化合物製造用触媒 - Google Patents
ヘテロポリ酸又はその無水物及びそれらの製法並びに有機化合物製造用触媒Info
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- JPS61209906A JPS61209906A JP61052769A JP5276986A JPS61209906A JP S61209906 A JPS61209906 A JP S61209906A JP 61052769 A JP61052769 A JP 61052769A JP 5276986 A JP5276986 A JP 5276986A JP S61209906 A JPS61209906 A JP S61209906A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アニオンの中心原子としての燐及び周辺原子
としてのモリブデン及びバナジウムtVする新規へテロ
ポリ酸、その製法並びK例えば触媒としての七の使用に
関する。
としてのモリブデン及びバナジウムtVする新規へテロ
ポリ酸、その製法並びK例えば触媒としての七の使用に
関する。
従来の技術
()、 A、チグジノス(TsigainOs )によ
るトピックス・イソ・カレント・ケミストリイ(Top
ics in Current Chemistry
) 76.1〜64(1978)中のモリブデン及びタ
ングステンのへテロポリ酸の分類には中心原子として、
種々の原子割合及び種々の部分的になお未知の結晶構造
′t−有するまったく種々異なる元素を有する化合物が
この化合管群に属することが明示されている。この系の
1つの一般式: %式%[ 中心原子である)の12−ヘテロポリ酸に、従来から公
知で、充分に研究されたモリブデン−及びタングステン
−ヘテロポリ酸 HIPMol!Io40・3 [) I(20及びHs
”xgOao ・29 H2Oが属している。他のへテ
ロポリ酸化合物の系は、アニオン(X”MO1103G
)−(zg−″)(ここで?”、A116+及びG1
114+が中心厚子Xとして含有されていてよい)の特
徴t−N L、七のうち、従来は、11−モリプドデル
マネートアニオンのみが既知である。七の結晶構造は、
なお未知であフ、前記の12−へテロポリ酸ヲ肩するも
の即ち発見者により命名され友ケギンー構造(Kegg
in−8truktur )とは同じではない。
るトピックス・イソ・カレント・ケミストリイ(Top
ics in Current Chemistry
) 76.1〜64(1978)中のモリブデン及びタ
ングステンのへテロポリ酸の分類には中心原子として、
種々の原子割合及び種々の部分的になお未知の結晶構造
′t−有するまったく種々異なる元素を有する化合物が
この化合管群に属することが明示されている。この系の
1つの一般式: %式%[ 中心原子である)の12−ヘテロポリ酸に、従来から公
知で、充分に研究されたモリブデン−及びタングステン
−ヘテロポリ酸 HIPMol!Io40・3 [) I(20及びHs
”xgOao ・29 H2Oが属している。他のへテ
ロポリ酸化合物の系は、アニオン(X”MO1103G
)−(zg−″)(ここで?”、A116+及びG1
114+が中心厚子Xとして含有されていてよい)の特
徴t−N L、七のうち、従来は、11−モリプドデル
マネートアニオンのみが既知である。七の結晶構造は、
なお未知であフ、前記の12−へテロポリ酸ヲ肩するも
の即ち発見者により命名され友ケギンー構造(Kegg
in−8truktur )とは同じではない。
12−モリブド燐酸H3PMO1204o及び七のバナ
ジウム銹導体即ち、モリブドバナド燐酸町+!PMO1
12−XvXO40は、選択的酸化t”実施するための
、従って、イソ酪酸又はそのエステル金酸化脱水素して
メタクリル酸又はそのエステルにするためのへテロポリ
酸触媒として公知である。スタブイス・サーフエクタン
ト・サイエンス−ア7 F ・カタリシx (5tua
ies 8urfaatantsc1ence ana
Qatalyaill ) 7 (1981)、78
0〜791には、モリブデンの1部をバナジウムに代え
て、H5PMO10V2040にし、これがH3PMO
12046−触媒の殆んど一様なイソ醋酸変換率で、メ
タクリル酸選択性t−40%から76%まで高めること
が示されている。
ジウム銹導体即ち、モリブドバナド燐酸町+!PMO1
12−XvXO40は、選択的酸化t”実施するための
、従って、イソ酪酸又はそのエステル金酸化脱水素して
メタクリル酸又はそのエステルにするためのへテロポリ
酸触媒として公知である。スタブイス・サーフエクタン
ト・サイエンス−ア7 F ・カタリシx (5tua
ies 8urfaatantsc1ence ana
Qatalyaill ) 7 (1981)、78
0〜791には、モリブデンの1部をバナジウムに代え
て、H5PMO10V2040にし、これがH3PMO
12046−触媒の殆んど一様なイソ醋酸変換率で、メ
タクリル酸選択性t−40%から76%まで高めること
が示されている。
チグジノス(Tsig+1inos )及びファラダ(
Fallada )はイノルガニツク・ケミストリイ(
工norg、 Chem、 )7 (19681,43
7〜441頁に1モリブドパナド燐酸H4PMO11V
O40。
Fallada )はイノルガニツク・ケミストリイ(
工norg、 Chem、 )7 (19681,43
7〜441頁に1モリブドパナド燐酸H4PMO11V
O40。
H5’Mo10v2040及びI(6PMo9v804
0の製造金、記載しており、前記方法とは反対に出発化
合物の塩からでなく、酸化物もしくは遊Ill!!例え
は、MoO3、v205及びH3i’o4から出発する
も51つの方法が、西ドイツ特許出願公開(Dln −
016)第2722375号明細書に記載されている。
0の製造金、記載しており、前記方法とは反対に出発化
合物の塩からでなく、酸化物もしくは遊Ill!!例え
は、MoO3、v205及びH3i’o4から出発する
も51つの方法が、西ドイツ特許出願公開(Dln −
016)第2722375号明細書に記載されている。
ここで、例中には、実際くいヘテロポリ酸H3FM01
(3’12046の製造のみが記載されており、これは
、引続き、酸化触媒の製造に使用され、この触媒管用い
て、種々の欧化反応特に、イソ路数及びそのメチルエス
テルを酸化脱水素してメタクリル酸及びそのメチルエス
テルにすることが実施される。
(3’12046の製造のみが記載されており、これは
、引続き、酸化触媒の製造に使用され、この触媒管用い
て、種々の欧化反応特に、イソ路数及びそのメチルエス
テルを酸化脱水素してメタクリル酸及びそのメチルエス
テルにすることが実施される。
西ドイツ特許出願公開(D預−O8)第3010434
号明細書中には、一般式: MOavbPa”a”eO
g (コこで”ufJ14、錫、l’リウム、rルマニ
ウム、ニッケル、鉄、コバルト、亜鉛、チタン、鉛、ア
ルミニウム、ジルコニウム、セリウム、♂スマス及び砒
素の群から選択した1種以上の元素であり、Yはカリウ
ム、ルビジウム、セシウム及びタリウムの群からの18
1以上の元素であり、a、b、c、a、e及びfは原子
割分である)の触媒の存在で進行するメタクロレイソの
酸化によるメタクリル酸の製造が記載されている。
号明細書中には、一般式: MOavbPa”a”eO
g (コこで”ufJ14、錫、l’リウム、rルマニ
ウム、ニッケル、鉄、コバルト、亜鉛、チタン、鉛、ア
ルミニウム、ジルコニウム、セリウム、♂スマス及び砒
素の群から選択した1種以上の元素であり、Yはカリウ
ム、ルビジウム、セシウム及びタリウムの群からの18
1以上の元素であり、a、b、c、a、e及びfは原子
割分である)の触媒の存在で進行するメタクロレイソの
酸化によるメタクリル酸の製造が記載されている。
この触媒は、西ドイツ特許出願公開(DIG−O8)明
細書中でヘテロポリ酸塩構造t−Vする触媒と称されて
いる。このような触媒の例は、組成1”xovxPxc
uo、a及び当量のl!素量t−Wする生成物である。
細書中でヘテロポリ酸塩構造t−Vする触媒と称されて
いる。このような触媒の例は、組成1”xovxPxc
uo、a及び当量のl!素量t−Wする生成物である。
西ドイツ特許出願公開第3248600号明細IKは、
go−V−(Hu−P−触媒例えば、Cu6,2PMO
107035,g t−vする触媒が記載されており、
これは、イソ酪酸t−激化脱水素してメタクリル酸にす
ることを高選択率で82.7%まで促進することが記載
されている。しかしながら、この触媒は、比較的迅速に
失活化され、工業的忙見て短かすぎる寿命を1する、多
大の欠点を肩する。
go−V−(Hu−P−触媒例えば、Cu6,2PMO
107035,g t−vする触媒が記載されており、
これは、イソ酪酸t−激化脱水素してメタクリル酸にす
ることを高選択率で82.7%まで促進することが記載
されている。しかしながら、この触媒は、比較的迅速に
失活化され、工業的忙見て短かすぎる寿命を1する、多
大の欠点を肩する。
イソ酪酸もしくはそのエステルの酸化性脱水素tへテロ
ポリ醗触媒を用いて実施するための温度範囲は、250
〜500℃肩利に600〜400℃である。工R−スペ
クトル分析を用いて、H3PM010v2040からの
触媒試料で、MQOs−帯の出現により測定して、ここ
に存在するヘテロポリ酸結合は375℃で明らかに分解
して七の酸化性成分になることが判明した。酸化性脱水
素IC:]11’な温度領域でのこの熱分帛は、H5P
MO10V20,0及びcuo、g ’M’1Ov03
6.lからの触媒の活性の連続的減小の主要因である。
ポリ醗触媒を用いて実施するための温度範囲は、250
〜500℃肩利に600〜400℃である。工R−スペ
クトル分析を用いて、H3PM010v2040からの
触媒試料で、MQOs−帯の出現により測定して、ここ
に存在するヘテロポリ酸結合は375℃で明らかに分解
して七の酸化性成分になることが判明した。酸化性脱水
素IC:]11’な温度領域でのこの熱分帛は、H5P
MO10V20,0及びcuo、g ’M’1Ov03
6.lからの触媒の活性の連続的減小の主要因である。
発明が解決しようとする問題点
従って、化学反応で触媒としても使用可能な燐、モリブ
デン及びバナジウム元素t−Vする熱安定性へテロポリ
酸を得ることが必要であり九。
デン及びバナジウム元素t−Vする熱安定性へテロポリ
酸を得ることが必要であり九。
問題点上解決するための手段
意外にも、西ドイツ特許出願公開第2722375号明
細書に記載の熱水反応法による燐酸水溶液中での三酸化
モリブデンと五酸化バナジウムとのセル比10 : 0
.5 : 1での反応の際に、実際に定量的な収率で、
新規のへテロポリ酸即ち式:%式% の10−モリプドパナF燐酸が生じることが判明した。
細書に記載の熱水反応法による燐酸水溶液中での三酸化
モリブデンと五酸化バナジウムとのセル比10 : 0
.5 : 1での反応の際に、実際に定量的な収率で、
新規のへテロポリ酸即ち式:%式% の10−モリプドパナF燐酸が生じることが判明した。
これは、前記のかつあまり知られていなイCX”MOx
103e )−”−”) −系O中心W子zn+とり、
テOP5÷t−VL、MO−i子1’一原子で代えt1
従って、PMo1ov03.−陰イオンの8−倍陰性電
荷を生じる1種である。この新規ヘテロポリ酸から脱水
によフその無水物である新規化合@ PMolovos
5を製造することができる。
103e )−”−”) −系O中心W子zn+とり、
テOP5÷t−VL、MO−i子1’一原子で代えt1
従って、PMo1ov03.−陰イオンの8−倍陰性電
荷を生じる1種である。この新規ヘテロポリ酸から脱水
によフその無水物である新規化合@ PMolovos
5を製造することができる。
更に、新規へテロポリ酸及びその無水物は、殊に酸化−
/脱水素工程で良好な触媒特性″t−Vすることが判明
した。例えは、イソ酪II!ie酸化性脱水素してメタ
クリル酸にする従来方法の欠点即ち、触媒の迅速な失活
は、この新規モリデドパナド燐酸からの触媒で克服され
ることが判明し友。
/脱水素工程で良好な触媒特性″t−Vすることが判明
した。例えは、イソ酪II!ie酸化性脱水素してメタ
クリル酸にする従来方法の欠点即ち、触媒の迅速な失活
は、この新規モリデドパナド燐酸からの触媒で克服され
ることが判明し友。
従って、本発明の目的は、新規へテロ/ IJ酸BBP
MO1oVO39、七の無水物P’yo 10To 3
.、その製法及び触媒としてのこの新規物質の使用であ
る。
MO1oVO39、七の無水物P’yo 10To 3
.、その製法及び触媒としてのこの新規物質の使用であ
る。
この新規化合中は、水性媒体からの晶出の際に橙色結晶
で結晶水約25〜35モルkNする結晶水含M化合物と
して、大抵、 H1lPMolOv039 ・32 H2Oとして沈殿
し、非常に純粋な形で存在する。
で結晶水約25〜35モルkNする結晶水含M化合物と
して、大抵、 H1lPMolOv039 ・32 H2Oとして沈殿
し、非常に純粋な形で存在する。
その熱的特性は、次の式により示される:橙色結晶含有
化合物は、結晶水の放出の後に橙青色が認められ、これ
は、PMo1ov03ISの形成による構成水の放出時
に黄土色になる。水での処理により、この無水物からヘ
テロポリ酸が残るごとができる。熱処理した試料のIR
−検査から、I(eIyMO10vo39−ヘテロポリ
酸もしくは七〇 無水物(D P−MO−7−0−結合
は!(5PMolOv2040−ヘテロ承す酸のそれよ
りも明らかに高い熱安定であることが認めることができ
る: H5FhAOz 0V2040 約375°04
00℃までH@PMO10’VO5g 約425
°C450°CまでP31−NMR−検査で、H8PM
OIOv03Gは、外部標準トL ”t:17) a、
po、でシー−3,35ppmでの信号を示し、数回再
結晶されたH5P′Mo1ov2040の検査では、シ
ー−3,89、−3,62及び−6,53ppmでの複
数信号金示す。これらの結果は、新規へテロポリ酸が純
粋な形で得られることを示しており、チグジノス及びフ
ァラダによるイノルガニツク・ケミストリイ(Inor
g、qhem、ン7(19<58)、437〜441j
j及びスビツシン(8pi、tsyn )等によるノビ
。サイ、レヴ。
化合物は、結晶水の放出の後に橙青色が認められ、これ
は、PMo1ov03ISの形成による構成水の放出時
に黄土色になる。水での処理により、この無水物からヘ
テロポリ酸が残るごとができる。熱処理した試料のIR
−検査から、I(eIyMO10vo39−ヘテロポリ
酸もしくは七〇 無水物(D P−MO−7−0−結合
は!(5PMolOv2040−ヘテロ承す酸のそれよ
りも明らかに高い熱安定であることが認めることができ
る: H5FhAOz 0V2040 約375°04
00℃までH@PMO10’VO5g 約425
°C450°CまでP31−NMR−検査で、H8PM
OIOv03Gは、外部標準トL ”t:17) a、
po、でシー−3,35ppmでの信号を示し、数回再
結晶されたH5P′Mo1ov2040の検査では、シ
ー−3,89、−3,62及び−6,53ppmでの複
数信号金示す。これらの結果は、新規へテロポリ酸が純
粋な形で得られることを示しており、チグジノス及びフ
ァラダによるイノルガニツク・ケミストリイ(Inor
g、qhem、ン7(19<58)、437〜441j
j及びスビツシン(8pi、tsyn )等によるノビ
。サイ、レヴ。
(8ov、8ci、Hev、 )セクト、 (5ea
t、 ) B。
t、 ) B。
1981.6.165〜140真によるH 6 PMo
1゜v、04゜が、異性体化合物の混合物も、ヘテロ
ポリ酸H4PMo1.vO4及びH1lPMo9v3o
40 テ不純化されていてもよいという記載を保証して
いる。スtツシン等によれば、閏法のみが、ヘテロポリ
酸アニオンの個体特徴を示す可能性を与える。
1゜v、04゜が、異性体化合物の混合物も、ヘテロ
ポリ酸H4PMo1.vO4及びH1lPMo9v3o
40 テ不純化されていてもよいという記載を保証して
いる。スtツシン等によれば、閏法のみが、ヘテロポリ
酸アニオンの個体特徴を示す可能性を与える。
H3PMOl ovQ 39は、典型的なヘテロポリ酸
として強酸性で酸化性の特性を石する。酸化性試薬して
は、これは還元されるが、再び容易に再酸化することが
できる。この優れた特性に基づき、この新規へテロポリ
酸及びこれから製造可能な無水物は一同種又は異種の操
作法で、多くの反応での触媒として使用される。七の酸
性の特性は、エステル化又は多重結合へのH−活性化合
物の付加の九め、例えはオレフィンへのH2O又はアル
コールの付加のための触媒を生じる。その酸化特性及び
その急速な再酸化により、aePMo1ovo3.及び
’PMO10To 35は、同種相又は異種相での酸化
、脱水素及び酸化性脱水素の際の触媒として使用するこ
とができる。このような反応の例は、オレフィン例えば
プロぎレン又はイソブチレンもしくはその誘導体t−ブ
タノールを酸化して相応するアルデヒドにし更に酸化し
て不飽和酸例えばアクリル酸又はメタクリル醗にするこ
とである。他の例は、エチルペンゾールをスチロールに
する又はイソ酪酸又はそのエステル管メグクリル酸又は
そのエステルにする酸化性脱水素である。飽和又は不飽
和ニトリルまでへのアンモノ陵化及びペンゾール又はC
4−炭化木葉からの無水マレイソ酸の製造も、この新規
へテロポリ酸又はその無水物により接触される。
として強酸性で酸化性の特性を石する。酸化性試薬して
は、これは還元されるが、再び容易に再酸化することが
できる。この優れた特性に基づき、この新規へテロポリ
酸及びこれから製造可能な無水物は一同種又は異種の操
作法で、多くの反応での触媒として使用される。七の酸
性の特性は、エステル化又は多重結合へのH−活性化合
物の付加の九め、例えはオレフィンへのH2O又はアル
コールの付加のための触媒を生じる。その酸化特性及び
その急速な再酸化により、aePMo1ovo3.及び
’PMO10To 35は、同種相又は異種相での酸化
、脱水素及び酸化性脱水素の際の触媒として使用するこ
とができる。このような反応の例は、オレフィン例えば
プロぎレン又はイソブチレンもしくはその誘導体t−ブ
タノールを酸化して相応するアルデヒドにし更に酸化し
て不飽和酸例えばアクリル酸又はメタクリル醗にするこ
とである。他の例は、エチルペンゾールをスチロールに
する又はイソ酪酸又はそのエステル管メグクリル酸又は
そのエステルにする酸化性脱水素である。飽和又は不飽
和ニトリルまでへのアンモノ陵化及びペンゾール又はC
4−炭化木葉からの無水マレイソ酸の製造も、この新規
へテロポリ酸又はその無水物により接触される。
新規へテロポリ酸の他の使用可能性として、染料の製造
のための七の使用も挙げられる。
のための七の使用も挙げられる。
イソ酪酸及びそのエステルの酸化脱水素の際のH8PM
O1Ov039−へテロポリ酸を用いて製造され九触媒
の利点 この新規へテロポリ酸から製造された触媒を用いる実験
で認められたように、これは、酸化性脱水素反応に対す
る活性かつ選択性の触媒である。従来、この新規へテロ
ポリ酸からの触媒を用いて得られ九最高のメタクリル酸
選択性はF176%である。従って、これは、実際に、
H5PMO1゜”2040で製造された触媒を用いて達
成されると同様に高く達成でき、西ドイツ特許出願公開
(DI−Os )第3248600号明細書に記載の方
法よりも約!5[%低い。しかしながら、更ニ、コの新
規触媒は、HsPMOH)VO3+) −ヘf +:1
ポリ酸の前記特徴の熱特性により、従来公知のへテロポ
リ酸及びヘテロポリ酸塩触媒よりも熱的に安定であシ、
従って、酸化脱水素の際の実際に長い寿命t−肩するこ
とも判明した。この触媒での反応で測定される温度は、
公知例から明らかなように、例えばHI5PMolOv
2040−へテロポリ酸の当初分解のための前記の37
5℃の温度よりも低い。ごのような反応温度値は、接触
酸化の場所で生じる温度を越えない巨視的高さである。
O1Ov039−へテロポリ酸を用いて製造され九触媒
の利点 この新規へテロポリ酸から製造された触媒を用いる実験
で認められたように、これは、酸化性脱水素反応に対す
る活性かつ選択性の触媒である。従来、この新規へテロ
ポリ酸からの触媒を用いて得られ九最高のメタクリル酸
選択性はF176%である。従って、これは、実際に、
H5PMO1゜”2040で製造された触媒を用いて達
成されると同様に高く達成でき、西ドイツ特許出願公開
(DI−Os )第3248600号明細書に記載の方
法よりも約!5[%低い。しかしながら、更ニ、コの新
規触媒は、HsPMOH)VO3+) −ヘf +:1
ポリ酸の前記特徴の熱特性により、従来公知のへテロポ
リ酸及びヘテロポリ酸塩触媒よりも熱的に安定であシ、
従って、酸化脱水素の際の実際に長い寿命t−肩するこ
とも判明した。この触媒での反応で測定される温度は、
公知例から明らかなように、例えばHI5PMolOv
2040−へテロポリ酸の当初分解のための前記の37
5℃の温度よりも低い。ごのような反応温度値は、接触
酸化の場所で生じる温度を越えない巨視的高さである。
ここで、公知のように、測定可能なホットスポット(h
ot 5pot ) t−示すことのできる著るしい過
剰温度も支配できる。この過剰温度及び相変化の接触作
用物質の存在する温度範囲のホットスポット上用いると
、触媒特性が変り、これは屡々、かつヘテロポリ酸の場
合にも、寿命及び生産率の低下金もたらす。従って常に
好適に調節された反応温度と相変化温度との間で大きい
差t−Nするのが有利である。このことは、酸化脱水素
に関して活性かつ選択性の新規へテロポリ酸で達成され
る。
ot 5pot ) t−示すことのできる著るしい過
剰温度も支配できる。この過剰温度及び相変化の接触作
用物質の存在する温度範囲のホットスポット上用いると
、触媒特性が変り、これは屡々、かつヘテロポリ酸の場
合にも、寿命及び生産率の低下金もたらす。従って常に
好適に調節された反応温度と相変化温度との間で大きい
差t−Nするのが有利である。このことは、酸化脱水素
に関して活性かつ選択性の新規へテロポリ酸で達成され
る。
発明の実施
!L) HePMOxovOso ・32 H2Oの
製造西ドイツ!lt’F出願公開第2722375号明
細書にモリブド−もしくはタングテン、−パナド燐酸の
製造のために記載されている熱水反応法で、NOチ水相
中”’14)MO”、76+及びP”O酸化物又はオキ
シ醗の大抵数時間の反応時間の間の60℃以上の温度で
の反応により、本発明の新規へテロポリ酸を形成する。
製造西ドイツ!lt’F出願公開第2722375号明
細書にモリブド−もしくはタングテン、−パナド燐酸の
製造のために記載されている熱水反応法で、NOチ水相
中”’14)MO”、76+及びP”O酸化物又はオキ
シ醗の大抵数時間の反応時間の間の60℃以上の温度で
の反応により、本発明の新規へテロポリ酸を形成する。
ヘテロポリ酸)18PMolovo3Gの生成のために
、出発成分上、化?Jllffil的KI’ : MO
:V−1: 10 : 1に調節されるような割合で、
例えは、出発物質H3P0.、M2O3及びv20Bが
1:10:0.FID化学量論的量で存在するように使
用する。ヘテロポリ酸の形成は、常圧下での沸騰加熱時
に特に好適に進行し、水溶液の徐々に赤−橙一色化によ
り脇識される。閉じた容器中で、この反応は、高温でR
σち、例えば100〜250℃の範囲で実施でき、これ
により、反応時間は明らかに短縮されうる。この製造時
に、水溶液中のへテロポリ酸の濃度は、広い範囲例えは
10〜50重j1%を占めることができる。水浴液の#
mKより、この化合物は結晶により得られる。
、出発成分上、化?Jllffil的KI’ : MO
:V−1: 10 : 1に調節されるような割合で、
例えは、出発物質H3P0.、M2O3及びv20Bが
1:10:0.FID化学量論的量で存在するように使
用する。ヘテロポリ酸の形成は、常圧下での沸騰加熱時
に特に好適に進行し、水溶液の徐々に赤−橙一色化によ
り脇識される。閉じた容器中で、この反応は、高温でR
σち、例えば100〜250℃の範囲で実施でき、これ
により、反応時間は明らかに短縮されうる。この製造時
に、水溶液中のへテロポリ酸の濃度は、広い範囲例えは
10〜50重j1%を占めることができる。水浴液の#
mKより、この化合物は結晶により得られる。
b)触媒の製造
HaP′MOxovOsg ・32 H2Oもシくハ多
カレ少すかれ結晶水不含のへテロポリ酸又はこのヘテロ
ポリ酸の400℃の温度までの熱処理により得られる式
PMO10T03 Bの無水物を触媒製造の丸めに使用
することは、西ドイツI¥jFF出願公開第32486
00号明細書5〜6員の(’u−含石−MO−’V−P
−へテロポリ酸触媒の製造に関する記載に従って行なう
ことができる。この後、この新規へテロポリ酸は、殊に
不活性物質の添加の後KX更に、勅粒−触媒、シャーレ
触媒 (8ahalenkata tysator ) 、含
浸−又は浸漬−触媒及び触媒圧縮体に加工することがで
きる。
カレ少すかれ結晶水不含のへテロポリ酸又はこのヘテロ
ポリ酸の400℃の温度までの熱処理により得られる式
PMO10T03 Bの無水物を触媒製造の丸めに使用
することは、西ドイツI¥jFF出願公開第32486
00号明細書5〜6員の(’u−含石−MO−’V−P
−へテロポリ酸触媒の製造に関する記載に従って行なう
ことができる。この後、この新規へテロポリ酸は、殊に
不活性物質の添加の後KX更に、勅粒−触媒、シャーレ
触媒 (8ahalenkata tysator ) 、含
浸−又は浸漬−触媒及び触媒圧縮体に加工することがで
きる。
C)酸化脱水素化法
本発明により、こうして得た触媒は、イソ酪酸を酸化性
脱水素してメタクリル酸又は相応する低級アルキルエス
テルに1例えはメチルイソブチレート全、メタクリル酸
の相応する低級アルキルエステル例えはメチルメタクリ
レートにする次めに1蒸気相で、250〜400℃有利
に600〜380℃の温度で使用される。この使用混合
物はイソ酪酸もしくはそのエステル1モル当り、一般に
空気の形の酸素1〜5モル、水蒸気0〜8モル有利に0
〜4モル及び場合によっては更に1不活性の稀釈ガス例
えば、酸化脱水素からの循環ガス混合物として生じ、更
に不活性ガス10〜20モルで、導入され次空気窒累と
共に存在するN、 、Co 1CO2’に含有する。
脱水素してメタクリル酸又は相応する低級アルキルエス
テルに1例えはメチルイソブチレート全、メタクリル酸
の相応する低級アルキルエステル例えはメチルメタクリ
レートにする次めに1蒸気相で、250〜400℃有利
に600〜380℃の温度で使用される。この使用混合
物はイソ酪酸もしくはそのエステル1モル当り、一般に
空気の形の酸素1〜5モル、水蒸気0〜8モル有利に0
〜4モル及び場合によっては更に1不活性の稀釈ガス例
えば、酸化脱水素からの循環ガス混合物として生じ、更
に不活性ガス10〜20モルで、導入され次空気窒累と
共に存在するN、 、Co 1CO2’に含有する。
この方法は、循環−又は管−反応器中で、多数の場合に
より前後に接続された反応系中で実施でき、この際、例
えは前反応の次めには、循環反応器t1かつ最終反応の
ためには管反応器が使用される。触媒は、長時間作業で
触媒充填1#及び1分間当9イソ酪酸又はそのエステル
約(1〜20)・10−8モルを充填することができる
。循環反応器中では、変換率は、使用イソ酪酸(エステ
ル)の80〜90%の範囲まで、管反応器中ではほぼ1
00%まで達する。
より前後に接続された反応系中で実施でき、この際、例
えは前反応の次めには、循環反応器t1かつ最終反応の
ためには管反応器が使用される。触媒は、長時間作業で
触媒充填1#及び1分間当9イソ酪酸又はそのエステル
約(1〜20)・10−8モルを充填することができる
。循環反応器中では、変換率は、使用イソ酪酸(エステ
ル)の80〜90%の範囲まで、管反応器中ではほぼ1
00%まで達する。
実施例
例 1
デカモリプドバナド燐酸(HsPMoxovOso ・
52H20)脱イオン水7550g中のH3PO498
1(1モル)の溶液に、MoO31439−59(10
モル)及びv2o、 90.959 (0,5モル)
’(+?懸濁させ、引続き、この混合’l1lk撹拌下
に10000で18時間加熱する。6時間後に、実際に
すべてが溶解して橙赤色溶液になつ念。冷却し九m液か
ら少量の不浴分全濾過により除去し、引続きF118%
のへテロポリ酸水浴液を、回転蒸発器上で、実際にヘテ
ロポリ酸含分50%になるまでIIk縮した。
52H20)脱イオン水7550g中のH3PO498
1(1モル)の溶液に、MoO31439−59(10
モル)及びv2o、 90.959 (0,5モル)
’(+?懸濁させ、引続き、この混合’l1lk撹拌下
に10000で18時間加熱する。6時間後に、実際に
すべてが溶解して橙赤色溶液になつ念。冷却し九m液か
ら少量の不浴分全濾過により除去し、引続きF118%
のへテロポリ酸水浴液を、回転蒸発器上で、実際にヘテ
ロポリ酸含分50%になるまでIIk縮した。
この溶液の1部を晶出させ、橙色結晶を水から2回再結
晶させる。120°C及び150℃での熱処理により、
物質の1景ロスから、25゜6xi%の水分が測定され
、これは、MO−及びV−測定でH6PM010VO3
9としての組成のへテロポリ酸1モル当シ結晶水62モ
ルに相当した。
晶させる。120°C及び150℃での熱処理により、
物質の1景ロスから、25゜6xi%の水分が測定され
、これは、MO−及びV−測定でH6PM010VO3
9としての組成のへテロポリ酸1モル当シ結晶水62モ
ルに相当した。
Cu−にα−線で得られる結晶水含M化合物のXφ
緑図表は、HsPMOxovzO4o ・(30〜35
) H2Oのそれと非常に類似している。結晶水不含
の化合物は、これと比べて部分的に明らかに異なる2θ
−値t−有するX−線図表を示すO HsPM’1ovO3o (1673,49)計算値
MO57,34% v3.05 %測定値 MO5
7,6% v 3.06%”P−NMR:δ−3,3
5ppm (fJ50 %水浴液として、80.98
M H2+で測定、外部標準としてH3P0. ) 例 2 結晶水不含のH6PMO10V05 g−化合@100
9會200〜300℃で恒量になるまで加熱した。
) H2Oのそれと非常に類似している。結晶水不含
の化合物は、これと比べて部分的に明らかに異なる2θ
−値t−有するX−線図表を示すO HsPM’1ovO3o (1673,49)計算値
MO57,34% v3.05 %測定値 MO5
7,6% v 3.06%”P−NMR:δ−3,3
5ppm (fJ50 %水浴液として、80.98
M H2+で測定、外部標準としてH3P0. ) 例 2 結晶水不含のH6PMO10V05 g−化合@100
9會200〜300℃で恒量になるまで加熱した。
この際、前記化合物の水4モルに相当する4、289の
重量ロスが現われた。黄土色残分のMO−及びV−測定
は、化合@PMOIOv035 カ存在シ、このヘテロ
ポリ酸が七の構成水の放出により無水物に変ること金示
していたO PMOxovOss (1601,43)計算値 MO
59,92% ”1 3.18%測定値 MO59
,9% V 3.2 %例 6 HIIPM’10v031) 70 % ト84023
Q % トカラ17)50%HePMOxovOso
−mW 100 、!i’ K珪藻±is、o、y及
びアエロジル[F]200粉末6.5yを添加し、全混
合物を蒸発乾個させ、次いで120℃で6時間乾燥させ
友。その後、この物質全粉砕して約5目の太ぎさの橙色
顆粒片にし友。触媒としての使用の前に、これをなお3
00°Cで6時間■焼し次。
重量ロスが現われた。黄土色残分のMO−及びV−測定
は、化合@PMOIOv035 カ存在シ、このヘテロ
ポリ酸が七の構成水の放出により無水物に変ること金示
していたO PMOxovOss (1601,43)計算値 MO
59,92% ”1 3.18%測定値 MO59
,9% V 3.2 %例 6 HIIPM’10v031) 70 % ト84023
Q % トカラ17)50%HePMOxovOso
−mW 100 、!i’ K珪藻±is、o、y及
びアエロジル[F]200粉末6.5yを添加し、全混
合物を蒸発乾個させ、次いで120℃で6時間乾燥させ
友。その後、この物質全粉砕して約5目の太ぎさの橙色
顆粒片にし友。触媒としての使用の前に、これをなお3
00°Cで6時間■焼し次。
イソ酪酸を酸化性脱水素してメタクリル酸にする
例 4
例6の触媒を用いる循環反応器中での接触反応
例6で製造した触媒107.1,9 (16QdlC相
当)上に、1時間当り、イソ酪酸67.4 、!i+
。
当)上に、1時間当り、イソ酪酸67.4 、!i+
。
空気1,331(20°Cで測定)及び窒素262!(
20°Cで測定)からの蒸気状混合物(これはイソ酪酸
:酸素:窒索 1:1.5:20のモル比に相当ン會導
入した。触媒の温度は324〜330°Cの範囲であっ
た。異なる2つの時間の後に、次の結果が得られた: 反応時間 イソ酪酸 メタクリル酸 空一時一収率(h
) 変換率−選択率 (資) メタクリル酸(g
−1−1゜h−1) 27.5 80.2 74.2 301.
350 79.8 75.1 303.
3例 5 循fl 反i 話中で、PMoヨovO3+570%及
び810230%(珪藻土とアエロジル■2005:1
の割合)を含Mし、HBP′MO10V039から製造
され、300°Cで6時間爆焼された2〜5Kg1寸法
の顆粒107g(160−に相当)上に、1時間当り、
イソ酪酸67.4 g、空気2661(20°Cで)及
び窒素160J(20℃で)よりなる蒸気状混合物(イ
ソ酪酸:酸素:窒素のモル比1 : 3 : 1 B、
5に相当)t″導入た。反応温度は625〜330°C
であった。426時間の実験は、活性及び選択性が全実
験時間にわたカ一定に留まることを示してい九。前記条
件下に得られたイソ酪酸変換率は、実際に182〜86
%で一定であり、メタクリル酸選択率は72%であった
。
20°Cで測定)からの蒸気状混合物(これはイソ酪酸
:酸素:窒索 1:1.5:20のモル比に相当ン會導
入した。触媒の温度は324〜330°Cの範囲であっ
た。異なる2つの時間の後に、次の結果が得られた: 反応時間 イソ酪酸 メタクリル酸 空一時一収率(h
) 変換率−選択率 (資) メタクリル酸(g
−1−1゜h−1) 27.5 80.2 74.2 301.
350 79.8 75.1 303.
3例 5 循fl 反i 話中で、PMoヨovO3+570%及
び810230%(珪藻土とアエロジル■2005:1
の割合)を含Mし、HBP′MO10V039から製造
され、300°Cで6時間爆焼された2〜5Kg1寸法
の顆粒107g(160−に相当)上に、1時間当り、
イソ酪酸67.4 g、空気2661(20°Cで)及
び窒素160J(20℃で)よりなる蒸気状混合物(イ
ソ酪酸:酸素:窒素のモル比1 : 3 : 1 B、
5に相当)t″導入た。反応温度は625〜330°C
であった。426時間の実験は、活性及び選択性が全実
験時間にわたカ一定に留まることを示してい九。前記条
件下に得られたイソ酪酸変換率は、実際に182〜86
%で一定であり、メタクリル酸選択率は72%であった
。
例6及び7及び比較例1及び2
管反応器中でのHB PMol、。v059もしくはH
B PMo 1o’I 2046から400℃で3時間
燗焼して製造し九触媒(それぞれEIiO2(珪藻土−
アエロジル■200−5 : 1 )30%を含有する
】の比較試験。
B PMo 1o’I 2046から400℃で3時間
燗焼して製造し九触媒(それぞれEIiO2(珪藻土−
アエロジル■200−5 : 1 )30%を含有する
】の比較試験。
350°Cの反応温度で0.3秒間の滞留時間で、触媒
(粒径0.75〜1 wa )各21g7!上にイソ酪
酸、水及び酸素(空気として〕からのモル比1:2:1
.5の蒸気状混合物を導入し九〇乾燥炉内空気雰囲気中
、200℃で3時間乾燥の後に、ガラス反応器中の試料
を、塩浴中、400℃で、空気又は窒素流(1時間当り
空気もしくは窒素 0各6))中で3時間似焼した。
(粒径0.75〜1 wa )各21g7!上にイソ酪
酸、水及び酸素(空気として〕からのモル比1:2:1
.5の蒸気状混合物を導入し九〇乾燥炉内空気雰囲気中
、200℃で3時間乾燥の後に、ガラス反応器中の試料
を、塩浴中、400℃で、空気又は窒素流(1時間当り
空気もしくは窒素 0各6))中で3時間似焼した。
次の表に、得られた結果を、触媒材料の組成及び触媒の
前処理と関連させて示す。
前処理と関連させて示す。
6 H@PMO10vo3 g 窒素97.5
63.37 a、Ph4o1oTo39 空
気 95,9 61.6例1 300°Cで熱処理された双方の触媒は、七の他は同じ
試験条件下に、65〜70%のメタクリル酸選択率で、
95%のイソ酪酸変換率をもたらす@ 例8及び比較例3 360°Cで、循環反応器中、触媒160ゴ上に1イソ
酪酸−酸素−窒素混合物(モル比1:1.5:20)t
−滞留時間0.6秒で導入した。
63.37 a、Ph4o1oTo39 空
気 95,9 61.6例1 300°Cで熱処理された双方の触媒は、七の他は同じ
試験条件下に、65〜70%のメタクリル酸選択率で、
95%のイソ酪酸変換率をもたらす@ 例8及び比較例3 360°Cで、循環反応器中、触媒160ゴ上に1イソ
酪酸−酸素−窒素混合物(モル比1:1.5:20)t
−滞留時間0.6秒で導入した。
比較例6と次の例8の結果との比較から、本発明による
触媒と比べて、西ドイツ特許出願公開第3248600
号明細書に記載のかつ非常に選択性のCu0.2PM0
10v0315.2−触媒の相対的に迅速な活性損失が
認められる。
触媒と比べて、西ドイツ特許出願公開第3248600
号明細書に記載のかつ非常に選択性のCu0.2PM0
10v0315.2−触媒の相対的に迅速な活性損失が
認められる。
例 810.30%を 時間 イソ酪酸 メタ
クリル番号 含有する次のもの (h) 変換率
(3)酸選択率■からの触媒 8 He’M01ovOso 30 8
0.1 73.870 79.7 73.8 184 79.9 73.7 比較 Cuo、zPhCxoVOss、z 15
79.6 79.f3例3 70
72.8 79.1140 60 79.
1 例 9 主としてA12o393.1%及び81025.6%よ
りなり、内部表面積0.3〜0.37 、j/ 9及び
見かけの気孔率55〜60%t−Vする直径8nの球形
触媒担体t−70%H6PM10703 G水浴液中で
100℃に加熱し、混合@を引続き徐々に冷却させ、次
いで、過剰の浴液を濾去する。触媒物質で含浸された球
を1次いで110℃で1時間、引続き150℃で3時間
乾燥させ友。この触媒のHBPMOIQVO3,の含M
率は63.7%であった。
クリル番号 含有する次のもの (h) 変換率
(3)酸選択率■からの触媒 8 He’M01ovOso 30 8
0.1 73.870 79.7 73.8 184 79.9 73.7 比較 Cuo、zPhCxoVOss、z 15
79.6 79.f3例3 70
72.8 79.1140 60 79.
1 例 9 主としてA12o393.1%及び81025.6%よ
りなり、内部表面積0.3〜0.37 、j/ 9及び
見かけの気孔率55〜60%t−Vする直径8nの球形
触媒担体t−70%H6PM10703 G水浴液中で
100℃に加熱し、混合@を引続き徐々に冷却させ、次
いで、過剰の浴液を濾去する。触媒物質で含浸された球
を1次いで110℃で1時間、引続き150℃で3時間
乾燥させ友。この触媒のHBPMOIQVO3,の含M
率は63.7%であった。
循環反応器中の橙色球−触媒169.99C160d)
上に、640℃で、イソ酪酸及び酸素(空気として)か
らのモル比1:1.5の蒸気状混合@ヲ、触媒物質11
及び1分間当りイソ酪酸0.0002364モルの純粋
触媒物質の負荷率で導入した。この条件下で、70.2
%のイソ酪酸変換車及び76%のメタクリル酸選択率が
得られた。メタクリル酸の空一時一収率は287p :
/ l−hであつ九。
上に、640℃で、イソ酪酸及び酸素(空気として)か
らのモル比1:1.5の蒸気状混合@ヲ、触媒物質11
及び1分間当りイソ酪酸0.0002364モルの純粋
触媒物質の負荷率で導入した。この条件下で、70.2
%のイソ酪酸変換車及び76%のメタクリル酸選択率が
得られた。メタクリル酸の空一時一収率は287p :
/ l−hであつ九。
例10
主としてSiC65,3%、810228.5%及びA
12034.7%よりなり、表面積0.01〜0.6−
7g及び見かけの気孔車46〜48%七肩する、直径5
I11の球形触媒担体に、例9と同様KHIIPMol
OVO39?含浸した。乾燥した触媒のHB PMO1
0vQ jl g含N本fl 27.2%でアり九。
12034.7%よりなり、表面積0.01〜0.6−
7g及び見かけの気孔車46〜48%七肩する、直径5
I11の球形触媒担体に、例9と同様KHIIPMol
OVO39?含浸した。乾燥した触媒のHB PMO1
0vQ jl g含N本fl 27.2%でアり九。
循環反応器中のa褐色触媒166.89(1601)上
に、620°Cでイソ酪酸及び酸素(空気として)のモ
ル比1:1.5よりなる蒸気状混合*’t、触媒1g当
りかつ1分間当り、イソ酪酸0゜0004729モルの
純粋触媒物質の負荷率で導入し友。イソv1酸変換率7
9.1%、メタクリル酸選択率70%及び仝時数率メタ
クリル酸4709 / A、hが測定された。
に、620°Cでイソ酪酸及び酸素(空気として)のモ
ル比1:1.5よりなる蒸気状混合*’t、触媒1g当
りかつ1分間当り、イソ酪酸0゜0004729モルの
純粋触媒物質の負荷率で導入し友。イソv1酸変換率7
9.1%、メタクリル酸選択率70%及び仝時数率メタ
クリル酸4709 / A、hが測定された。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、燐、モリブデン及びバナジウム原子を有する組成: H_8PMO_1_0VO_3_9 のヘテロポリ酸。 2、25〜35モルの結晶水を有するヘテロポリ酸H_
8PMO_1_0VO_3_9である、特許請求の範囲
第1項記載の化合物。 6、ヘテロポリ酸H_8PMO_1_0VO_3_9・
32H_2Oである、特許請求の範囲第1項記載の化合
物。 4、ヘテロポリ酸無水物PMO_1_0VO_3_5。 5、ヘテロポリ酸H_8PMO_1_0VO_3_9を
製造するため、モリブデン、バナジウム及び燐の酸化物
もしくはオキシ酸の水性懸濁液を、H_8PMO_1_
0VO_3_9の形成のための化学量論的割合で熱水的
に反応させてこの酸の水溶液にすることを特徴とする、
ヘテロポリ酸の製法。 6、60〜250の温度範囲及び常圧と閉じられた容器
中での自己調節性の温度に関係する水蒸気圧との間の圧
力で、熱水反応を実施する、特許請求の範囲第5項記載
の方法。 7、得られる水溶液からヘテロポリ酸を結晶形で得る、
特許請求の範囲第5項又は第6項に記載の方法。 8、結晶水不含のH_8PMO_1_0VO_3_9を
製造するために、H_8PMO_1_0VO_3_9・
XH_2_Oを100〜200℃の温度範囲で熱処理す
ることを特徴とする、結晶水不含のポリ酸の製法。 9、他の不活性物質と混合した結晶水不含のH_8PM
O_1_0VO_3_9を製造するために、H_8PM
O_1_0VO_3_9・XH_2Oと不活性物質との
混合物を100〜200℃の温度に加熱することを特徴
とする、結晶水不含のH_8PMO_1_0VO_3_
9の製法。 10、H_8PMO_1_0VO_3_9又は結晶水含
有ヘテロポリ酸からヘテロポリ酸無水物PMO_1_0
VO_3_5を製造するために、ヘテロポリ酸を200
〜400℃の温度に加熱することを特徴とするヘテロポ
リ酸無水物の製法。 11、他の不活性物質と混合したヘテロポリ酸無水物P
MO_1_0VO_3_5を製造するため、H_8PM
O_1_0VO_3_9又は結晶水含有ヘテロポリ酸と
不活性物質との混合物を、200〜400℃の温度に加
熱することを特徴とする、ヘテロポリ酸無水物の製法。 12、担体物質と混合されていてよいH_8PMO_1
_0VO_3_9よりなることを特徴とする、有機化合
物製造用の酸接触反応に使用するための触媒。 16、担体物質と混合されていてよい、 H_8PMO_1_0VO_3_9及びこれから高温で
形成されたPMO_1_0VO_3_5よりなることを
特徴とする、有機化合物製造用の酸化反応に使用するた
めの触媒。 14、H_8PMO_1_0VO_3_9及びこれから
高温で形成されたPMO_1_0VO_3_5よりなる
ことを特徴とする、イソ酪酸又はその低級エステルを酸
化脱水素してメタクリル酸又はその低級エステルにする
ための触媒。 15、ヘテロポリ酸H_8PMO_1_0VO_3_9
もしくはそれから高温で形成されたその無水物PMO_
1_0VO_3_5が担体物質との混合物として存在す
る、特許請求の範囲第14項記載の触媒。 16、イソ酪酸又はその低級エステルを蒸気相で、酸素
の存在下に、300℃より高い温度で、モリブドバナド
燐酸から製造される触媒の存在で酸化脱水素することに
より、メタクリル酸又はその低級エステルを製造する場
合に、モリブドバナド燐酸として、デカモリブドバナド
燐酸H_8PMO_1_0VO_3_9を触媒の製造時
に使用することを特徴とする、メタクリル酸又はその低
級エステルの製法。
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