[go: up one dir, main page]

RU2842337C1 - Method of producing 2-furonitrile and method of producing carbonate ester - Google Patents

Method of producing 2-furonitrile and method of producing carbonate ester Download PDF

Info

Publication number
RU2842337C1
RU2842337C1 RU2023120449A RU2023120449A RU2842337C1 RU 2842337 C1 RU2842337 C1 RU 2842337C1 RU 2023120449 A RU2023120449 A RU 2023120449A RU 2023120449 A RU2023120449 A RU 2023120449A RU 2842337 C1 RU2842337 C1 RU 2842337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
producing
reaction
furonitrile
carbonate ester
catalyst
Prior art date
Application number
RU2023120449A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кеити ТОМИСИГЭ
Ёсинао НАКАГАВА
Мидзухо ЯБУСИТА
Кимихито СУЗУКИ
Юдзуру Като
Кентаро МОРИТА
Хидэфуми ХАРАДА
Юсукэ СИНКАЙ
Рётаро УМЭДЗУ
Original Assignee
Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк.
Ниппон Стил Корпорейшн
Ниппон Стил Инжиниринг Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк., Ниппон Стил Корпорейшн, Ниппон Стил Инжиниринг Ко., Лтд. filed Critical Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2842337C1 publication Critical patent/RU2842337C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to organic synthesis, specifically to a method of producing 2-furonitrile and a method of producing a carbonate ester, involving dehydration of 2-furamide. Method of producing 2-furonitrile involves dehydration of 2-furamide in presence of a catalyst, which is Mo/SiO2, in which molybdenum is supported on a substrate of SiO2.
EFFECT: method allows a dehydration reaction by which the desired compound can be selectively obtained in high output, while reducing formation of a by-product, when regenerating the nitrile by dehydrating the amide compound, and providing a method for efficiently producing a carbonate ester by applying said method, in the form of regenerating a nitrile compound in a method for producing a carbonate ester.
11 cl, 1 dwg, 1 tbl, 8 ex

Description

Область техникиField of technology

[0001][0001]

Настоящее изобретение относится к способу получения 2-фуронитрила и к способу получения карбонатного сложного эфира.The present invention relates to a process for producing 2-furonitrile and to a process for producing a carbonate ester.

Уровень техникиState of the art

[0002][0002]

Карбонатный сложный эфир представляет собой общее название для соединений, получаемых в результате замены одного или двух из двух атомов водорода угольной кислоты, СО(ОН)2, на алкильные группы или арильные группы, и имеющих структуру, представленную формулой RO-C(=O)-OR' (каждый R и R' представляет собой насыщенную углеводородную группу или ненасыщенную углеводородную группу).Carbonate ester is a general name for compounds obtained by replacing one or two of the two hydrogen atoms of carbonic acid, CO(OH) 2 , by alkyl groups or aryl groups, and having a structure represented by the formula RO-C(=O)-OR' (each R and R' represents a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group).

Карбонатные сложные эфиры являются весьма важными соединениями, которые применяют в качестве присадок, таких как бензиновые присадки для повышения октанового числа, а также присадки для дизельного топлива для уменьшения количества частиц в выхлопных газах; в качестве алкилирующих агентов, карбонилирующих агентов, растворителей или т.п., используемых для синтеза смол и органических соединений, таких как поликарбонаты, уретаны, фармацевтические препараты и сельскохозяйственные химикаты; электролитов для литиево-ионных батарей; сырья для смазочных масел; и сырьевых материалов для раскислителей для предотвращения коррозии в трубах паровых котлов.Carbonate esters are very important compounds which are used as additives such as gasoline octane improvers and diesel fuel additives to reduce particulate matter in exhaust gases; as alkylating agents, carbonylating agents, solvents or the like used for synthesizing resins and organic compounds such as polycarbonates, urethanes, pharmaceuticals and agricultural chemicals; electrolytes for lithium-ion batteries; raw materials for lubricating oils; and raw materials for deoxidizers to prevent corrosion in steam boiler tubes.

[0003][0003]

Традиционный способ, чаще всего используемый для получения карбонатных сложных эфиров, представляет собой способ, в котором фосген, используемый в качестве источника карбонильной группы, непосредственно приводят в контакт со спиртом. Поскольку в указанном способе используют чрезвычайно вредный и коррозионно-активный фосген, необходимо соблюдать исключительные меры предосторожности при работе с ним во время транспортировки и хранения; кроме того, необходимы огромные затраты на эксплуатацию и обслуживание производственных объектов, а также для обеспечения безопасности. Кроме того, если карбонатный сложный эфир получен указанным способом, то в сырье и катализаторе содержится галоген, такой как хлор, и, следовательно, получаемый карбонатный сложный эфир содержит следовые количества галогена, которые не могут быть удалены с помощью простого процесса очистки. При использовании для присадок к бензину, для присадок к легкому маслу и для электроники такой карбонатный сложный эфир необходимо подвергать процессу тонкой очистки для уменьшения следового содержания галогена, содержащегося в нем, до крайне низкого следового содержания, поскольку галоген может вызывать коррозию. Кроме того, недавно были установлены жесткие административные правила, в соответствии с которыми запрещено строить новые производственные мощности на основе описанного способа с применением фосгена, который очень опасен для человека. По этой причине остро необходима разработка нового способа получения карбонатных сложных эфиров без использования фосгена.The conventional method most often used to produce carbonate esters is a method in which phosgene, which is used as a source of carbonyl group, is directly brought into contact with alcohol. Since this method uses extremely harmful and corrosive phosgene, extreme precautions must be taken when handling it during transportation and storage; in addition, huge costs are required for the operation and maintenance of production facilities and for ensuring safety. In addition, if the carbonate ester is obtained by this method, halogen such as chlorine is contained in the raw material and catalyst, and therefore the resulting carbonate ester contains trace amounts of halogen, which cannot be removed by a simple purification process. When used for gasoline additives, light oil additives and electronics, such a carbonate ester must be subjected to a fine purification process to reduce the trace halogen contained therein to an extremely low trace content, since halogen can cause corrosion. In addition, strict administrative rules have recently been established, according to which it is forbidden to build new production facilities based on the described method using phosgene, which is very dangerous for humans. For this reason, the development of a new method for producing carbonate esters without using phosgene is urgently needed.

[0004][0004]

Кроме того, существует также другой известный способ прямого синтеза карбонатных сложных эфиров из спиртов и диоксида углерода с использованием гетерогенного катализатора. В таком способе используют 2-цианопиридин или бензонитрил в качестве дегидратирующего агента для увеличения количества получаемого карбонатного сложного эфира, и он предназначен для значительного увеличения количества и скорости производства карбонатного сложного эфира, для обеспечения возможности быстрого протекания реакции при давлении, близком к обычному давлению, а также для увеличения скорости реакции (см. патентные документы 1 и 2). Однако описанный способ все еще имеет некоторые недостатки, которые необходимо проработать с точки зрения очистки и утилизации бензамида или подобного агента, образующегося в качестве побочного продукта.In addition, there is also another known method for directly synthesizing carbonate esters from alcohols and carbon dioxide using a heterogeneous catalyst. This method uses 2-cyanopyridine or benzonitrile as a dehydrating agent to increase the amount of carbonate ester produced, and is intended to significantly increase the amount and production rate of carbonate ester, to enable the reaction to proceed rapidly under a pressure close to ordinary pressure, and to increase the reaction rate (see Patent Documents 1 and 2). However, the described method still has some drawbacks that need to be addressed from the viewpoint of purifying and utilizing benzamide or the like generated as a by-product.

Например, применение бензамида, образующегося в результате взаимодействия бензонитрила и воды, ограничено небольшим количеством фармацевтических и сельскохозяйственных промежуточных соединений. Таким образом, при получении карбонатного сложного эфира с применением бензонитрила в качестве дегидратирующего агента, предпочтительно регенерировать бензонитрил из бензамида, образующегося в качестве побочного продукта, и повторно использовать регенерированный бензонитрил. Однако проблема по-прежнему заключается в том, что необходимо проводить указанную реакцию регенерации с высокой селективностью (поскольку повторное использование в качестве дегидратирующего агента считается затруднительным, если образуется побочный продукт) и с высоким выходом (поскольку низкий выход увеличивает количество остаточного бензамида, то есть количество бензамида, которое необходимо отделить, что приводит к увеличению нагрузки на его отделение от бензонитрила).For example, the use of benzamide formed by the reaction of benzonitrile and water is limited to a small number of pharmaceutical and agricultural intermediates. Therefore, in the production of carbonate ester using benzonitrile as a dehydrating agent, it is preferable to recover benzonitrile from the benzamide formed as a by-product and reuse the recovered benzonitrile. However, the problem still lies in the need to carry out said regeneration reaction with high selectivity (since reuse as a dehydrating agent is considered difficult if the by-product is formed) and high yield (since low yield increases the amount of residual benzamide, that is, the amount of benzamide that needs to be separated, resulting in an increase in the workload of separating it from benzonitrile).

[0005][0005]

Принимая во внимание тот факт, что, как описано выше, существуют некоторые аспекты, которые необходимо усовершенствовать с точки зрения регенерации бензонитрила или подобного вещества из бензамида или подобного вещества, существует известный способ проведения регенерации, описанной выше, без использования сильного реагента с одновременным уменьшением образования побочного продукта (патентный документ 3).In view of the fact that, as described above, there are some aspects that need to be improved in terms of regenerating benzonitrile or the like from benzamide or the like, there is a known method of carrying out the regeneration described above without using a strong reagent while reducing the formation of a by-product (Patent Document 3).

Однако указанный способ также имеет некоторые недостатки, которые необходимо устранить: один из них заключается в том, что такой способ нельзя использовать в комбинации с реакцией синтеза карбонатного сложного эфира, поскольку требуется 400 часов для получения (регенерации) нитрила путем дегидратации амидного соединения, что несоразмерно с реакцией синтеза карбонатного сложного эфира, которая завершается за 24 часа, а другой заключается в том, что для удаления катализатора методом разделения жидкости и твердого вещества требуется экстракция и фильтрование, что удлиняет и усложняет процесс.However, the said method also has some disadvantages that need to be addressed: one is that such a method cannot be used in combination with the carbonate ester synthesis reaction because it takes 400 hours to obtain (regenerate) the nitrile by dehydrating the amide compound, which is disproportionate to the carbonate ester synthesis reaction that is completed in 24 hours; and another is that extraction and filtration are required to remove the catalyst by the liquid-solid separation method, which makes the process longer and more complicated.

Список цитируемой литературыList of references

Патентная литератураPatent literature

[0006][0006]

Патентный документ 1: Выложенный для всеобщего ознакомления патент Японии №2010-77113Patent Document 1: Japanese Patent No. 2010-77113, Publicly Laid Out

Патентный документ 2: Выложенный для всеобщего ознакомления патент Японии №2012-162523Patent Document 2: Japanese Patent No. 2012-162523, which has been made publicly available

Патентный документ 3: Международная публикация №WO 2015/099053Patent Document 3: International Publication No. WO 2015/099053

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

[0007][0007]

С учетом вышеописанных проблем, присущих известным из уровня техники решениям, задачей настоящего изобретения является обеспечение способа, который позволяет проводить реакцию дегидратации, с помощью которой может быть селективно получено требуемое соединение с высоким выходом при одновременном уменьшении образования побочного продукта при регенерации нитрила путем дегидратации амидного соединения.In view of the above-described problems inherent in the prior art solutions, the object of the present invention is to provide a method that allows for a dehydration reaction to be carried out, by means of which the desired compound can be selectively obtained in high yield while simultaneously reducing the formation of a by-product during the regeneration of the nitrile by dehydration of the amide compound.

Также задачей настоящего изобретения является обеспечение способа эффективного получения карбонатного сложного эфира посредством применения вышеуказанного способа получения (регенерации) нитрильного соединения в способе получения карбонатного сложного эфира.Another objective of the present invention is to provide a method for efficiently producing a carbonate ester by using the above-mentioned method for producing (regenerating) a nitrile compound in a method for producing a carbonate ester.

Решение проблемыSolution to the problem

[0008][0008]

Для решения вышеописанных задач автором настоящего изобретения было проведено всестороннее исследование способа получения нитрильного соединения путем дегидратации амидного соединения, и в результате было обнаружено, что 2-фуронитрил в качестве целевого соединения может быть получен селективно и с высоким выходом, при этом образование побочного продукта уменьшается за счет дегидратации 2-фурамида в присутствии конкретного катализатора.In order to solve the above-described problems, the author of the present invention conducted a comprehensive study on a method for producing a nitrile compound by dehydrating an amide compound, and as a result, it was found that 2-furonitrile as a target compound can be obtained selectively and with a high yield, while the formation of a by-product is reduced by dehydrating 2-furamide in the presence of a specific catalyst.

Обнаружение данного факта позволило сбалансировать скорость регенерации нитрильного соединения из амидного соединения посредством реакции дегидратации и скорость синтеза карбонатного сложного эфира из СО2 и спирта с использованием нитрильного соединения, то есть провести реакцию дегидратации и реакцию синтеза карбонатного сложного эфира в качестве группы промышленных процессов. Таким образом, автором настоящего изобретения дополнительно изучено применение обнаруженного факта в способе получения карбонатного сложного эфира.The discovery of this fact made it possible to balance the rate of regeneration of the nitrile compound from the amide compound by means of the dehydration reaction and the rate of synthesis of the carbonate ester from CO2 and alcohol using the nitrile compound, that is, to carry out the dehydration reaction and the reaction of synthesis of the carbonate ester as a group of industrial processes. Thus, the author of the present invention further studied the application of the discovered fact in the method for producing the carbonate ester.

Более конкретно, в настоящем изобретении предложены следующие аспекты.More specifically, the present invention provides the following aspects.

<1> Способ получения 2-фуронитрила, включающий дегидратацию 2-фурамида в присутствии катализатора, представляющего собой Mo/SiO2, в котором молибден (Мо) нанесен на подложку из SiO2.<1> A method for producing 2-furonitrile, comprising dehydrating 2-furamide in the presence of a catalyst, which is Mo/SiO 2 , in which molybdenum (Mo) is supported on a SiO 2 substrate.

<2> Способ получения 2-фуронитрила по п. <1>, отличающийся тем, что дегидратацию дополнительно проводят в присутствии осушителя.<2> A method for producing 2-furonitrile according to item <1>, characterized in that dehydration is additionally carried out in the presence of a desiccant.

<3> Способ получения 2-фуронитрила по п. <2>, отличающийся тем, что осушитель представляет собой молекулярное сито.<3> A method for producing 2-furonitrile according to item <2>, characterized in that the desiccant is a molecular sieve.

<4> Способ получения 2-фуронитрила по любому из пп. <1>-<3>, отличающийся тем, что вместе с 2-фуронитрилом получают 2-фуранкарбоновую кислоту.<4> A method for producing 2-furonitrile according to any one of paragraphs <1>-<3>, characterized in that 2-furancarboxylic acid is obtained together with 2-furonitrile.

<5> Способ получения карбонатного сложного эфира, включающий:<5> A method for producing a carbonate ester, comprising:

первую стадию реакции, включающую реакцию получения карбонатного сложного эфира, в которой спирт и диоксид углерода взаимодействуют в присутствии твердого катализатора, 2-фуронитрила и растворителя с получением карбонатного сложного эфира, и реакцию гидратации, в которой 2-фуронитрил гидратируют образовавшейся водой с получением 2-фурамида; иa first reaction step comprising a reaction for producing a carbonate ester in which an alcohol and carbon dioxide react in the presence of a solid catalyst, 2-furonitrile and a solvent to produce a carbonate ester, and a hydration reaction in which 2-furonitrile is hydrated with the resulting water to produce 2-furamide; and

вторую стадию реакции, на которой 2-фурамид отделяют от реакционной системы первой стадии реакции, а затем проводят дегидратацию 2-фурамида в присутствии катализатора Mo/SiO2, в котором молибден (Мо) нанесен на подложку из SiO2, для регенерации 2-фуронитрила, при этомa second reaction stage in which 2-furamide is separated from the reaction system of the first reaction stage, and then dehydration of 2-furamide is carried out in the presence of a Mo/SiO 2 catalyst, in which molybdenum (Mo) is supported on a SiO 2 substrate, to regenerate 2-furonitrile, wherein

по меньшей мере часть 2-фуронитрила, регенерированного на второй стадии реакции, используют на первой стадии реакции.at least a portion of the 2-furonitrile regenerated in the second reaction stage is used in the first reaction stage.

<6> Способ получения карбонатного сложного эфира по п. <5>, отличающийся тем, что дегидратацию дополнительно проводят в присутствии осушителя.<6> A method for producing a carbonate ester according to paragraph <5>, characterized in that dehydration is additionally carried out in the presence of a desiccant.

<7> Способ получения карбонатного сложного эфира по п. <6>, отличающийся тем, что осушитель представляет собой молекулярное сито.<7> A method for producing a carbonate ester according to paragraph <6>, characterized in that the desiccant is a molecular sieve.

<8> Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. <5>-<7>, отличающийся тем, что указанный спирт включает спирт, содержащий от 1 до 6 атомов углерода.<8> A method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs <5>-<7>, characterized in that said alcohol includes an alcohol containing from 1 to 6 carbon atoms.

<9> Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. <5>-<8>, отличающийся тем, что твердый катализатор включает по меньшей мере один, выбранный из СеО2 и ZrO2.<9> A method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs <5>-<8>, characterized in that the solid catalyst includes at least one selected from CeO 2 and ZrO 2 .

<10> Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. <5>-<9>, отличающийся тем, что на первой стадии реакции используют растворитель, имеющий температуру кипения выше температуры кипения получаемого 2-фурамида.<10> A method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs <5>-<9>, characterized in that at the first stage of the reaction a solvent is used that has a boiling point higher than the boiling point of the resulting 2-furamide.

<11> Способ получения карбонатного сложного эфира по п. <10>, отличающийся тем, что указанный растворитель включает по меньшей мере один, выбранный из диалкилбензола, алкилнафталина и дифенилбензола.<11> A method for producing a carbonate ester according to item <10>, characterized in that said solvent includes at least one selected from dialkylbenzene, alkylnaphthalene and diphenylbenzene.

Полезные эффекты изобретенияBeneficial effects of the invention

[0009][0009]

Как описано выше, настоящее изобретение обеспечивает возможность эффективного получения (регенерации) нитрильного соединения из амидного соединения. В частности, в реакции дегидратации амидного соединения для описанной выше регенерации возможно селективное получение требуемого соединения с высоким выходом при одновременном снижении образования побочного продукта. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает возможность существенного сокращения времени реакции дегидратации для регенерации нитрильного соединения по сравнению с традиционным способом.As described above, the present invention provides the possibility of efficiently producing (regenerating) a nitrile compound from an amide compound. In particular, in the dehydration reaction of the amide compound for the above-described regeneration, it is possible to selectively produce the desired compound with a high yield while simultaneously reducing the formation of a by-product. Thus, the present invention provides the possibility of significantly reducing the dehydration reaction time for regenerating a nitrile compound compared with the conventional method.

Кроме того, настоящее изобретение также обеспечивает возможность осуществления способа эффективного получения карбонатного сложного эфира путем получения нитрильного соединения таким образом, как описано выше.In addition, the present invention also provides the possibility of carrying out a method for efficiently producing a carbonate ester by producing a nitrile compound in the manner described above.

Краткое описание чертежаBrief description of the drawing

[0010][0010]

[Фигура 1] Фигура 1 представляет собой схематическую диаграмму, иллюстрирующую реактор (печь), используемый в примерах и сравнительных примерах.[Figure 1] Figure 1 is a schematic diagram illustrating the reactor (furnace) used in the Examples and Comparative Examples.

Описание вариантов реализации изобретенияDescription of embodiments of the invention

[0011][0011]

Ниже подробно описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения.Preferred embodiments of the present invention are described in detail below.

<Способ получения 2-фуронитрила><Method for obtaining 2-furonitrile>

Способ получения 2-фуронитрила согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения представляет собой способ, в котором дегидратацию 2-фурамида проводят в присутствии катализатора Mo/SiO2, полученного посредством нанесения молибдена (Мо) на подложку из SiO2, с получением 2-фуронитрила.A method for producing 2-furonitrile according to one embodiment of the present invention is a method in which the dehydration of 2-furamide is carried out in the presence of a Mo/SiO 2 catalyst obtained by depositing molybdenum (Mo) on a SiO 2 support, to produce 2-furonitrile.

[0012][0012]

[0013][0013]

Катализатор, используемый в вышеуказанной реакции дегидратации согласно настоящему изобретению, получают, например, следующим способом. В качестве носителя может быть использован доступный в продаже порошок SiO2 или доступные в продаже сферические частицы SiO2. Для равномерного распределения молибдена (Мо) в качестве активного металла на подложке, SiO2 предпочтительно имеет размер 100 меш (0,15 мм) или менее и подвержен предварительному обжигу на воздухе при 700°С в течение 1 часа для удаления влаги. Существуют различные типы SiO2, отличающиеся по свойствам, но SiO2, имеющий большую площадь поверхности, является предпочтительным, поскольку молибден (Мо) может быть диспергирован в большом количестве, благодаря чему увеличивается количество полученного 2-фуронитрила. В частности, предпочтительна площадь поверхности 300 м2/г или более. Следует отметить, что существует случай, когда площадь поверхности полученного катализатора меньше, чем у чистого SiO2, что обусловлено, например, взаимодействиями между SiO2 и молибденом (Мо). В таком случае площадь поверхности полученного катализатора предпочтительно составляет 150 м2/г или более. Молибден (Мо), который действует в качестве активных частиц, можно наносить на подложку методом пропитки, таким как метод пропитки по влагоемкости или методом выпаривания досуха.The catalyst used in the above-mentioned dehydration reaction according to the present invention is obtained, for example, by the following method. As the support, commercially available SiO 2 powder or commercially available spherical SiO 2 particles can be used. In order to uniformly distribute molybdenum (Mo) as an active metal on the support, SiO 2 preferably has a size of 100 mesh (0.15 mm) or less and is pre-calcined in air at 700°C for 1 hour to remove moisture. There are various types of SiO 2 differing in properties, but SiO 2 having a large surface area is preferable since molybdenum (Mo) can be dispersed in a large amount, thereby increasing the amount of 2-furonitrile obtained. In particular, a surface area of 300 m 2 /g or more is preferable. It should be noted that there is a case where the surface area of the obtained catalyst is smaller than that of pure SiO 2 , which is caused by, for example, interactions between SiO 2 and molybdenum (Mo). In such a case, the surface area of the obtained catalyst is preferably 150 m 2 /g or more. Molybdenum (Mo), which acts as active particles, can be supported on a support by an impregnation method such as an incipient wetness impregnation method or a dry evaporation method.

[0014][0014]

Соль металла для применения в качестве предшественника катализатора не имеет специального ограничения, при условии, что она растворима в воде, и могут быть использованы различные соединения. Используемый катализатор может быть получен посредством пропитки подложки водным раствором предшественника основного металла с последующей сушкой и обжигом полученного. Температура обжига зависит от используемого предшественника, но предпочтительно составляет от 400 до 600°С.The metal salt for use as a catalyst precursor is not particularly limited, provided that it is soluble in water, and various compounds can be used. The catalyst used can be obtained by impregnating a support with an aqueous solution of a base metal precursor, followed by drying and calcining the resulting product. The calcination temperature depends on the precursor used, but is preferably from 400 to 600°C.

[0015][0015]

Концентрация катализатора может быть задана в зависимости от обстоятельств, но, например, концентрация оксида молибдена (Мо) в пересчете на металл относительно общей массы катализатора предпочтительно составляет от примерно 0,1 до 1,5 ммоль/г и особенно предпочтительно составляет от примерно 0,1 до 1 ммоль/г. Если концентрация превышает указанный выше верхний предел, то активность может снизиться.The concentration of the catalyst may be set depending on the circumstances, but, for example, the concentration of molybdenum oxide (Mo) in terms of metal relative to the total weight of the catalyst is preferably about 0.1 to 1.5 mmol/g, and is particularly preferably about 0.1 to 1 mmol/g. If the concentration exceeds the upper limit specified above, the activity may decrease.

[0016][0016]

Количество катализатора, используемого в реакции, может быть задано в зависимости от обстоятельств, но предпочтительно составляет от 20 до 150 частей по массе, более предпочтительно от 30 до 130 частей по массе на 100 частей по массе используемого 2-фурамида.The amount of the catalyst used in the reaction can be set depending on the circumstances, but is preferably 20 to 150 parts by weight, more preferably 30 to 130 parts by weight, per 100 parts by weight of 2-furamide used.

[0017][0017]

Катализатор, используемый в настоящем изобретении, предпочтительно представляет собой катализатор, полученный посредством нанесения только оксида молибдена (Мо) на подложку из SiO2, но он может содержать, помимо вышеуказанных элементов, неизбежные примеси, включенные, например, в процессе получения катализатора. Однако желательно предотвращать включение примесей в максимально возможной степени.The catalyst used in the present invention is preferably a catalyst obtained by supporting only molybdenum oxide (Mo) on a support of SiO 2 , but it may contain, in addition to the above elements, unavoidable impurities included, for example, in the process of preparing the catalyst. However, it is desirable to prevent the inclusion of impurities as much as possible.

[0018][0018]

Катализатор, используемый в настоящем изобретении, который получают посредством нанесения оксида молибдена (Мо), действующего в качестве активных частиц, на подложку, может быть в форме порошка или формованных частиц. В случае формованных частиц катализатор может иметь любую форму, такую как сферическая форма, форма крупинок, цилиндрическая форма, кольцевая форма, форма колеса или гранулированная форма.The catalyst used in the present invention, which is obtained by applying molybdenum oxide (Mo) acting as active particles to a support, may be in the form of powder or shaped particles. In the case of shaped particles, the catalyst may have any shape such as a spherical shape, a grain shape, a cylindrical shape, a ring shape, a wheel shape, or a granular shape.

[0019][0019]

В способе получения 2-фуронитрила с использованием катализатора в соответствии с настоящим изобретением тип реакции не имеет специального ограничения, и может быть использован любой реактор, такой как реактор периодического действия, реактор полунепрерывного действия или проточный реактор, такой как реактор с непрерывным перемешиванием или реактор с поршневым потоком. Катализатор может быть введен в любой реактор с неподвижным слоем, реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем или т.п.In the method for producing 2-furonitrile using the catalyst according to the present invention, the reaction type is not particularly limited, and any reactor such as a batch reactor, a semi-continuous reactor, or a flow reactor such as a continuous stirred reactor or a plug flow reactor can be used. The catalyst can be introduced into any fixed bed reactor, three-phase fluidized bed reactor, or the like.

[0020][0020]

В способе получения 2-фуронитрила согласно настоящему изобретению реакцию обычно можно проводить в условиях температуры реакционной жидкости от 160 до 230°С, давления от обычного давления (101,3 (кПа) (760 торр)) до пониженного давления (1,33 (кПа) (10 торр)) и времени от примерно нескольких часов до 100 часов, но условия реакции специально не ограничены указанными условиями.In the method for producing 2-furonitrile according to the present invention, the reaction can be generally carried out under conditions of a reaction liquid temperature of 160 to 230°C, a pressure of ordinary pressure (101.3 (kPa) (760 Torr)) to reduced pressure (1.33 (kPa) (10 Torr)) and a time of about several hours to 100 hours, but the reaction conditions are not specifically limited to these conditions.

Например, температура реакционной жидкости предпочтительно составляет от 170 до 220°С, более предпочтительно от 180 до 210°С. Предпочтительно, время реакции составляет от 6 до 90 часов, более предпочтительно от 10 до 80 часов, особенно предпочтительно от 20 до 75 часов. Давление предпочтительно представляет собой обычное давление с точки зрения отсутствия необходимости в устройстве для сброса давления и энергоэффективности.For example, the temperature of the reaction liquid is preferably 170 to 220°C, more preferably 180 to 210°C. Preferably, the reaction time is 6 to 90 hours, more preferably 10 to 80 hours, particularly preferably 20 to 75 hours. The pressure is preferably ordinary pressure from the viewpoint of not requiring a pressure relief device and energy efficiency.

[0021][0021]

В способе получения 2-фуронитрила согласно настоящему изобретению дегидратацию 2-фурамида предпочтительно проводят в присутствии осушителя в дополнение к катализатору Mo/SiO2. Тип осушителя не имеет специального ограничения, но предпочтительно используют молекулярное сито.In the method for producing 2-furonitrile according to the present invention, dehydration of 2-furamide is preferably carried out in the presence of a desiccant in addition to a Mo/SiO 2 catalyst. The type of the desiccant is not particularly limited, but a molecular sieve is preferably used.

При использовании молекулярных сит в качестве дегидратирующего агента тип и форма молекулярных сит не имеют специального ограничения, но, например, могут быть использованы сферические или крупинчатые молекулярные сита, которые обычно имеют высокую водопоглощающую способность, такие как тип 3А, 4А или 5А. Например, вполне можно использовать Zeolum производства компании Tosoh Corporation. Кроме того, молекулярные сита предпочтительно предварительно сушат при 300-500°С в течение примерно 1 часа.When using molecular sieves as a dehydrating agent, the type and shape of the molecular sieves are not particularly limited, but, for example, spherical or granular molecular sieves which generally have high water absorption capacity, such as type 3A, 4A or 5A, can be used. For example, Zeolum manufactured by Tosoh Corporation can be used. In addition, the molecular sieves are preferably pre-dried at 300 to 500°C for about 1 hour.

[0022][0022]

[0023][0023]

В настоящем изобретении возможен случай, когда, как показано выше, в качестве побочного продукта при разложении 2-фурамида в реакции дегидратации 2-фурамида образуется 2-фуранкарбоновая кислота. Однако реакционная жидкость после реакции дегидратации с использованием условий реакции согласно настоящему изобретению содержит большое количество непрореагировавшего 2-фурамида и 2-фуронитрила в качестве продукта, а побочный продукт, показанный в приведенной выше формуле, будет образовываться с меньшей вероятностью.In the present invention, there may be a case where, as shown above, 2-furancarboxylic acid is formed as a by-product in the decomposition of 2-furamide in the dehydration reaction of 2-furamide. However, the reaction liquid after the dehydration reaction using the reaction conditions of the present invention contains a large amount of unreacted 2-furamide and 2-furonitrile as a product, and the by-product shown in the above formula is less likely to be formed.

[0024][0024]

<Способ получения карбонатного сложного эфира с использованием 2-фуронитрила><Method for producing carbonate ester using 2-furonitrile>

Как описано выше, при регенерации 2-фуронитрила из 2-фурамида по реакции дегидратации требуемое соединение может быть получено селективно и с высоким выходом без использования сильного реагента, при этом образование побочного продукта снижено. Это обеспечивает возможность сбалансировать скорость регенерации 2-фуронитрила из 2-фурамида посредством реакции дегидратации и скорость синтеза карбонатного сложного эфира из СО2 и спирта с использованием 2-фуронитрила, то есть объединить реакцию дегидратации и реакцию синтеза карбонатного сложного эфира для проведения указанных реакций в качестве группы промышленных процессов. Таким образом, автор настоящего изобретения применил этот вывод к способу получения карбонатного сложного эфира, что обеспечило возможность разработки способа получения карбонатного сложного эфира, описанного ниже.As described above, by regenerating 2-furonitrile from 2-furamide by the dehydration reaction, the desired compound can be obtained selectively and at a high yield without using a strong reagent, and the formation of a by-product is reduced. This makes it possible to balance the rate of regenerating 2-furonitrile from 2-furamide by the dehydration reaction and the rate of synthesizing a carbonate ester from CO2 and alcohol using 2-furonitrile, that is, to combine the dehydration reaction and the reaction of synthesizing a carbonate ester to carry out these reactions as a group of industrial processes. Thus, the inventor of the present invention applied this finding to a method for producing a carbonate ester, which made it possible to develop a method for producing a carbonate ester described below.

[0025][0025]

(Первая стадия реакции)(First stage of the reaction)

Первая стадия реакции в способе получения карбонатного сложного эфира согласно настоящему изобретению включает реакцию (реакцию получения карбонатного сложного эфира), в которой спирт и диоксид углерода непосредственно приводят во взаимодействие в присутствии твердого катализатора, такого как CeO2, 2-фуронитрила и растворителя с получением карбонатного сложного эфира.The first reaction step in the method for producing a carbonate ester according to the present invention comprises a reaction (carbonate ester production reaction) in which an alcohol and carbon dioxide are directly reacted in the presence of a solid catalyst such as CeO 2 , 2-furonitrile and a solvent to produce a carbonate ester.

[0026][0026]

На этой стадии, в результате реакции между спиртом и диоксидом углерода, помимо карбонатного сложного эфира образуется также вода. Однако, поскольку присутствует 2-фуронитрил, то 2-фурамид образуется в результате гидратации с участием образовавшейся воды. Кроме того, путем удаления образовавшейся воды из реакционной системы или уменьшения количества образовавшейся воды в реакционной системе можно ускорить получение карбонатного сложного эфира. Пример описанной стадии представлен следующей формулой.In this stage, as a result of the reaction between alcohol and carbon dioxide, water is also formed in addition to the carbonate ester. However, since 2-furonitrile is present, 2-furamide is formed as a result of hydration involving the formed water. In addition, by removing the formed water from the reaction system or reducing the amount of formed water in the reaction system, it is possible to accelerate the production of the carbonate ester. An example of the described stage is represented by the following formula.

[0027][0027]

[0028][0028]

(Спирт)(Alcohol)

Используемый спирт может представлять собой любой один или более спиртов, выбранных из первичного спирта, вторичного спирта и третичного спирта. Например, применение метанола, этанола, 1-пропанола, изопропанола, 1-бутанола, 1-пентанола, 1-гексанола, 1-гептанола, 1-октанола, 1-нонанола, аллилового спирта, 2-метил-1-пропанола, циклогексанметанола, бензилового спирта, этиленгликоля, 1,2-пропандиола или 1,3-пропандиола является предпочтительным, поскольку продукт может быть получен с высоким выходом, и достигается высокая скорость реакции. Карбонатные сложные эфиры, получаемые в таком случае, соответственно, представляют собой диметилкарбонат, диэтилкарбонат, дипропилкарбонат, диизопропилкарбонат, дибутилкарбонат, дипентилкарбонат, дигексилкарбонат, дигептилкарбонат, диоктилкарбонат, динонилкарбонат, диаллилкарбонат, ди-2-метилпропилкарбонат, дициклогексанметилкарбонат, дибензилкарбонат, этиленкарбонат, 1,2-пропиленкарбонати 1,3-пропиленкарбонат.The alcohol used may be any one or more alcohols selected from a primary alcohol, a secondary alcohol and a tertiary alcohol. For example, the use of methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-nonanol, allyl alcohol, 2-methyl-1-propanol, cyclohexanemethanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propanediol or 1,3-propanediol is preferable because the product can be obtained in high yield and a high reaction rate is achieved. The carbonate esters obtained in this case are, respectively, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, dipentyl carbonate, dihexyl carbonate, diheptyl carbonate, dioctyl carbonate, dinonyl carbonate, diallyl carbonate, di-2-methylpropyl carbonate, dicyclohexanemethyl carbonate, dibenzyl carbonate, ethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, and 1,3-propylene carbonate.

Если получаемый карбонатный сложный эфир используют в качестве исходного материала диарилкарбоната, то используемый спирт предпочтительно представляет собой спирт, содержащий от 1 до 6 атомов углерода, более предпочтительно спирт, содержащий от 2 до 4 атомов углерода.When the obtained carbonate ester is used as a starting material of a diaryl carbonate, the alcohol used is preferably an alcohol containing 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alcohol containing 2 to 4 carbon atoms.

Кроме того, предпочтительно используют одновалентный или двухвалентный спирт.In addition, it is preferable to use monovalent or divalent alcohol.

[0029][0029]

(Катализатор для получения карбонатного сложного эфира)(Catalyst for the production of carbonate ester)

На первой стадии реакции получения карбонатного сложного эфира предпочтительно используют один или оба из CeO2 и ZrO2 в качестве твердых катализаторов. Например, предпочтительным является только CeO2, только ZrO2, смесь СеО2 и ZrO2 или твердый раствор или сложный оксид CeO2-ZrO2, и особенно предпочтительно используют только СеО2. В случае твердого раствора или сложного оксида CeO2-ZrO2 соотношение смешивания между СеО2 и ZrO2 составляет в основном 50:50, но может быть изменено в зависимости от обстоятельств.In the first step of the reaction for producing the carbonate ester, one or both of CeO2 and ZrO2 are preferably used as solid catalysts. For example, CeO2 alone, ZrO2 alone, a mixture of CeO2 and ZrO2 , or a solid solution or a CeO2 - ZrO2 composite oxide are preferable, and CeO2 alone is particularly preferably used. In the case of the CeO2 - ZrO2 solid solution or composite oxide, the mixing ratio between CeO2 and ZrO2 is generally 50:50, but may be changed depending on the circumstances.

[0030][0030]

Твердый катализатор, используемый на первой стадии реакции, может быть в форме порошка или формованных частиц. В случае формованных частиц твердый катализатор может иметь любую форму, такую как сферическая форма, форма крупинок, цилиндрическая форма, кольцевая форма, форма колеса или гранулированная форма.The solid catalyst used in the first stage of the reaction may be in the form of powder or shaped particles. In the case of shaped particles, the solid catalyst may have any shape such as spherical shape, grain shape, cylindrical shape, ring shape, wheel shape or granular shape.

[0031][0031]

(Диоксид углерода)(Carbon dioxide)

Диоксид углерода, используемый в настоящем изобретении, может представлять собой не только диоксид углерода, полученный в качестве промышленного газа, но также диоксид углерода, выделенный и извлеченный из газовых выбросов заводов по производству различных продуктов, сталелитейных заводов, электростанций или т.п.The carbon dioxide used in the present invention may be not only carbon dioxide obtained as industrial gas, but also carbon dioxide separated and recovered from gas emissions of various product manufacturing plants, steel plants, power plants, or the like.

[0032][0032]

(Растворитель для реакции получения карбонатного сложного эфира)(Solvent for the reaction of obtaining carbonate ester)

В реакции получения карбонатного сложного эфира предпочтительно используют растворитель, который имеет температуру кипения выше температуры кипения получаемого 2-фурамида. Более предпочтительно, растворитель, используемый в реакции получения карбонатного сложного эфира, включает по меньшей мере один, выбранный из диалкилбензола, алкилнафталина и дифенилбензола, и конкретные примеры такого растворителя включают бочковое технологическое масло B-28AN и бочковое технологическое масло В-30 (производства компании Matsumura Oil Co., Ltd.), каждое из которых содержит такие компоненты как диалкилбензол, алкилнафталин и дифенилбензол.In the reaction for producing a carbonate ester, a solvent which has a boiling point higher than the boiling point of the obtained 2-furamide is preferably used. More preferably, the solvent used in the reaction for producing a carbonate ester includes at least one selected from dialkylbenzene, alkylnaphthalene and diphenylbenzene, and specific examples of such a solvent include B-28AN drum process oil and B-30 drum process oil (manufactured by Matsumura Oil Co., Ltd.), each of which contains components such as dialkylbenzene, alkylnaphthalene and diphenylbenzene.

[0033][0033]

(Температура реакционного раствора)(Reaction solution temperature)

Температура реакционного раствора в реакции получения карбонатного сложного эфира предпочтительно составляет от 50 до 300°С. Если температура реакционного раствора составляет менее 50°С, то реакция синтеза карбонатного сложного эфира и реакция гидратации 2-фуронитрила практически не идут вследствие низких скоростей реакции, и, следовательно, производительность по карбонатному сложному эфиру является низкой. С другой стороны, если температура реакционного раствора превышает 300°С, то скорость каждой из реакций высока, но карбонатный сложный эфир легко разлагается или денатурирует, а 2-фурамид легко взаимодействует со спиртом, и, следовательно, выход карбонатного сложного эфира является низким. Более предпочтительно, температура реакционного раствора составляет от 100 до 150°С. Однако следует учитывать, что предпочтительная температура реакционного раствора варьируется в зависимости от типа или количества твердого катализатора или количества, или соотношения между исходными материалами (спиртом и 2-фуронитрилом), и поэтому желательно настраивать оптимальную температуру в соответствии с обстоятельствами. Поскольку предпочтительная температура реакционного раствора составляет от 100 до 150°С, желательно предварительно нагревать реагенты (спирт и 2-фуронитрил) паром или подобным способом на стадии, предшествующей реактору получения карбонатного сложного эфира.The temperature of the reaction solution in the reaction for producing the carbonate ester is preferably from 50 to 300°C. If the temperature of the reaction solution is less than 50°C, the synthesis reaction of the carbonate ester and the hydration reaction of 2-furonitrile hardly proceed due to the low reaction rates, and therefore the productivity of the carbonate ester is low. On the other hand, if the temperature of the reaction solution exceeds 300°C, the rate of each reaction is high, but the carbonate ester is easily decomposed or denatured, and 2-furamide easily reacts with the alcohol, and therefore the yield of the carbonate ester is low. More preferably, the temperature of the reaction solution is from 100 to 150°C. However, it should be noted that the preferable temperature of the reaction solution varies depending on the type or amount of the solid catalyst or the amount or ratio of the starting materials (alcohol and 2-furonitrile), and therefore it is desirable to adjust the optimum temperature according to the circumstances. Since the preferred temperature of the reaction solution is from 100 to 150°C, it is desirable to preheat the reactants (alcohol and 2-furonitrile) with steam or the like in a step preceding the carbonate ester reactor.

[0034][0034]

(Давление реакции)(Reaction pressure)

Давление реакции получения карбонатного сложного эфира предпочтительно составляет от 0,1 до 20 МПа (абсолютное давление). Если давление реакции составляет менее 0,1 МПа (абсолютное давление), то необходимо устройство для сброса давления, что усложняет производственное оборудование и увеличивает затраты. Кроме того, необходима мощность и энергия для снижения давления, что уменьшает эффективность использования энергии. С другой стороны, если давление реакции превышает 20 МПа, то реакция гидратации 2-фуронитрила протекает с трудом, что уменьшает выход карбонатного сложного эфира. Кроме того, необходима мощность и энергия для повышения давления, что уменьшает эффективность использования энергии. С точки зрения увеличения выхода карбонатного сложного эфира, давление реакции более предпочтительно составляет от 0,5 до 15 МПа (абсолютное давление), еще более предпочтительно от 1,0 до 10 МПа (абсолютное давление).The reaction pressure for producing carbonate ester is preferably 0.1 to 20 MPa (absolute pressure). If the reaction pressure is less than 0.1 MPa (absolute pressure), a pressure relief device is needed, which complicates the production equipment and increases the cost. In addition, power and energy are needed to reduce the pressure, which reduces the energy efficiency. On the other hand, if the reaction pressure exceeds 20 MPa, the hydration reaction of 2-furonitrile is difficult to proceed, which reduces the yield of carbonate ester. In addition, power and energy are needed to increase the pressure, which reduces the energy efficiency. From the viewpoint of increasing the yield of carbonate ester, the reaction pressure is more preferably 0.5 to 15 MPa (absolute pressure), still more preferably 1.0 to 10 MPa (absolute pressure).

[0035][0035]

(Количество используемого 2-фуронитрила)(Amount of 2-furonitrile used)

Желательно, чтобы 2-фуронитрил, используемый в реакции гидратации, был предварительно введен в реактор до начала реакции в таком молярном количестве, которое составляет от 0,2 раза или более до 5 раз или менее от теоретического молярного количества воды, образующейся в качестве побочного продукта при взаимодействии между спиртом и СО2 в качестве сырьевых материалов. Более предпочтительно, молярное количество 2-фуронитрила составляет от 0,5 раза или более до 3 раз или менее, особенно предпочтительно от 0,8 раза или более до 1,5 раза или менее от теоретического молярного количества воды, образующейся в качестве побочного продукта при взаимодействии между спиртом и СО2 в качестве сырьевых материалов. Если молярное количество 2-фуронитрила слишком мало, то существует опасение, что количество 2-фуронитрила, способствующего реакции гидратации, будет невелико, так что выход карбонатного сложного эфира уменьшается. С другой стороны, если 2-фуронитрил вводят в молярном количестве, чрезмерно большом по отношению к спирту, используемому в качестве сырьевого материала, то нежелательно усиливается побочная реакция 2-фуронитрила. Кроме того, считается, что количество спирта и 2-фуронитрила относительно твердого катализатора варьируется в зависимости от типа или количества твердого катализатора, типа спирта или соотношения между спиртом и 2-фуронитрилом, и поэтому желательно, чтобы оптимальные условия были установлены надлежащим образом.It is desirable that 2-furonitrile used in the hydration reaction be previously introduced into the reactor before the reaction in such a molar amount that it is 0.2 times or more to 5 times or less of the theoretical molar amount of water generated as a by-product in the reaction between the alcohol and CO2 as raw materials. More preferably, the molar amount of 2-furonitrile is 0.5 times or more to 3 times or less, particularly preferably 0.8 times or more to 1.5 times or less of the theoretical molar amount of water generated as a by-product in the reaction between the alcohol and CO2 as raw materials. If the molar amount of 2-furonitrile is too small, there is a concern that the amount of 2-furonitrile promoting the hydration reaction will be small, so that the yield of the carbonate ester decreases. On the other hand, if 2-furonitrile is introduced in a molar amount excessively large with respect to the alcohol used as a raw material, the side reaction of 2-furonitrile is undesirably enhanced. In addition, it is considered that the amount of alcohol and 2-furonitrile with respect to the solid catalyst varies depending on the type or amount of the solid catalyst, the type of alcohol, or the ratio between alcohol and 2-furonitrile, and therefore it is desirable that optimum conditions be properly established.

[0036][0036]

(Разделение перегонкой)(Separation by distillation)

После проведения реакции карбонатный сложный эфир в качестве основного продукта, 2-фурамид в качестве побочного продукта, непрореагировавший 2-фуронитрил и твердый катализатор, такой как СеО2, разделяют перегонкой. В результате может быть собран продукт.After the reaction, the carbonate ester as the main product, 2-furamide as the by-product, unreacted 2-furonitrile and solid catalyst such as CeO2 are separated by distillation. As a result, the product can be collected.

[0037][0037]

(Вторая стадия реакции)(Second stage of the reaction)

Затем на второй стадии реакции согласно настоящему изобретению 2-фурамид, полученный в качестве побочного продукта на первой стадии реакции, выделяют из системы после реакции получения карбонатного сложного эфира и затем подвергают реакции дегидратации с получением 2-фуронитрила. Вторая стадия реакции соответствует вышеописанному способу получения 2-фуронитрила, и, следовательно, ее подробное описание не повторяется.Then, in the second reaction step according to the present invention, 2-furamide obtained as a by-product in the first reaction step is separated from the system after the carbonate ester production reaction and then subjected to a dehydration reaction to obtain 2-furonitrile. The second reaction step corresponds to the above-described method for producing 2-furonitrile, and therefore, the detailed description thereof is not repeated.

[0038][0038]

(Повторное использование 2-фуронитрила)(Reuse of 2-furonitrile)

2-Фуронитрил, регенерированный на второй стадии реакции, можно повторно использовать на первой стадии реакции (реакции гидратации).2-Furonitrile regenerated in the second reaction step can be reused in the first reaction step (hydration reaction).

ПримерыExamples

[0039][0039]

Ниже настоящее изобретение более подробно описано со ссылкой на примеры, но настоящее изобретение не ограничено представленными примерами.Below, the present invention is described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples provided.

[0040][0040]

<Газохроматографический (ГХ) анализ продукта реакции><Gas chromatographic (GC) analysis of the reaction product>

Каждый полученный продукт реакции растворяли в 20 г ацетона и пропускали полученный раствор через фильтр, помещали в виалу для ГХ анализа и подвергали ГХ анализу.Each obtained reaction product was dissolved in 20 g of acetone and the resulting solution was passed through a filter, placed in a vial for GC analysis and subjected to GC analysis.

(ГХ и условия измерения)(GC and measurement conditions)

Колонка для ГХ: CP-Sil 5 СВ (длина 50 м, толщина мембраны 0,25 мкм, внутренний диаметр 0,25 мм) производства Agilent Technologies Inc.GC column: CP-Sil 5 CB (50 m length, 0.25 µm membrane thickness, 0.25 mm inner diameter) manufactured by Agilent Technologies Inc.

Давление на входе: 100 кПаInlet pressure: 100 kPa

Температура испарительной камеры: 320°СEvaporation chamber temperature: 320°C

Скорость потока колонки: 0,83 мл/минColumn flow rate: 0.83 ml/min

Линейная скорость: 19,9 см/сLinear speed: 19.9 cm/s

Коэффициент деления потока: 25,0Flow division ratio: 25.0

Общая скорость потока: 24,5 мл/минTotal flow rate: 24.5 ml/min

Газ-носитель: N2 Carrier gas: N 2

Детектор: водородный пламенно-ионизационный детектор (FID)Detector: Hydrogen Flame Ionization Detector (FID)

Температура детектора: 320°СDetector temperature: 320°C

Вещество внутреннего стандарта: додекан (производства FUJIFILM Wako PureInternal standard substance: dodecane (manufactured by FUJIFILM Wako Pure

Chemical Corporation, чистота 97%)Chemical Corporation, purity 97%)

Программа повышения температуры колонки:Column temperature increase program:

(Начальная стадия) температура 50°С, время удерживания 0 мин(Initial stage) temperature 50°C, holding time 0 min

(Первая стадия) скорость повышения температуры 30°С/мин, достижение температуры 130°С, время удерживания 0 мин(First stage) temperature increase rate 30°C/min, reaching temperature 130°C, holding time 0 min

(Вторая стадия) скорость повышения температуры 5°С/мин, достижение температуры 180°С, время удерживания 0 мин(Second stage) temperature increase rate 5°C/min, reaching temperature 180°C, holding time 0 min

(Третья стадия) скорость повышения температуры 30°С/мин, достижение температуры 300°С, время удерживания 10 мин(Third stage) temperature increase rate 30°C/min, reaching temperature 300°C, holding time 10 min

[0041][0041]

(Пример получения 1 катализатора на подложке)(Example of obtaining 1 catalyst on a substrate)

На основе метода пропитки по влагоемкости получали катализатор на подложке в соответствии со следующей процедурой.Based on the incipient wetness impregnation method, a supported catalyst was obtained according to the following procedure.

Во флаконе емкостью 5 мл брали точную навеску 0,089 г (NH4)6Mo7O24⋅4H2O (содержание МоО3 81%, производства компании Wako Pure Chemical Industries, Ltd., химический реактив специальной марки, дистрибьютор 010-06905, партия №PTN1484) и разбавляли 3 мл дистиллированной воды с получением раствора предшественника катализатора.In a 5 ml vial, an accurately weighed portion of 0.089 g (NH 4 )6Mo 7 O 24 ⋅4H 2 O (MoO 3 content 81%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade chemical reagent, distributor 010-06905, lot No. PTN1484) was taken and diluted with 3 ml of distilled water to obtain a catalyst precursor solution.

Раствор предшественника катализатора понемногу капали в стакан объемом 100 мл, содержащий 0,96 г SiO2, одновременно нагревая и перемешивая полученную смесь. Полученную смесь продолжали нагревать на горячей мешалке для выпаривания влаги и затем сушили в печи при 110°С в течение 12 часов. Полученный катализатор помещали в муфельную печь и нагревали до 500°С со скоростью повышения температуры 10°С/мин, а затем непрерывно обжигали при 500°С в течение 3 часов с получением Мо катализатора на подложке из SiO2 с концентрацией молибдена 0,5 ммоль/г.The catalyst precursor solution was gradually dropped into a 100 mL beaker containing 0.96 g of SiO 2 while heating and stirring the resulting mixture. The resulting mixture was continued to be heated on a hot stirrer to evaporate moisture, and then dried in an oven at 110 °C for 12 hours. The resulting catalyst was placed in a muffle furnace and heated to 500 °C at a temperature increase rate of 10 °C/min, and then continuously calcined at 500 °C for 3 hours to obtain a SiO 2 -supported Mo catalyst with a molybdenum concentration of 0.5 mmol/g.

[0042][0042]

(Пример получения 2 катализатора на подложке)(Example of obtaining 2 catalyst on a substrate)

Катализатор на основе Cs на подложке из SiO2 с концентрацией Cs 0,5 ммоль/г получали таким же образом, как и в примере получения 1, за исключением того, что использовали 0,081 г карбоната цезия (безводного) (количественный анализ: от 95,0 до 102,0% (титрование), производства FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, 1 марка Wako, дистрибьютор 034-06542, партия №CAG5233) вместо (NH4)6Mo7O24⋅4H2O.A SiO2- supported Cs-based catalyst having a Cs concentration of 0.5 mmol/g was obtained in the same manner as in Preparation Example 1 except that 0.081 g of cesium carbonate (anhydrous) (assay: 95.0 to 102.0% (titration), manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation, 1 Wako brand, distributor 034-06542, lot No. CAG5233) was used instead of (NH 4 )6Mo 7 O24⋅4H 2 O.

[0043][0043]

<Пример 1><Example 1>

(Реакция дегидратации 2-фурамида)(2-furamide dehydration reaction)

В реакционную пробирку, содержащую мешалку, последовательно помещали 340 мг (3 ммоль) 2-фурамида (производства AK Scientific, Inc., чистота 98,0%) в качестве исходного материала, 400 мг Мо катализатора Мо на подложке из SiO2, полученного в примере получения 1, 0,1 г додекана (производства FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) в качестве вещества внутреннего стандарта, 20 г мезитилена в качестве растворителя, сетку, вату и 2 г молекулярных сит 3А, предварительно обожженных при 300°С в течение 1 часа, в качестве осушителя. Пробирку помещали в реактор (печь), показанный на фиг.1, имеющий охладитель, расположенный над соединительной частью, и баллон, расположенный над охладителем.Into a reaction tube containing a stirrer, 340 mg (3 mmol) of 2-furamide (manufactured by AK Scientific, Inc., purity 98.0%) as a starting material, 400 mg of the SiO2- supported Mo catalyst obtained in Preparation Example 1, 0.1 g of dodecane (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) as an internal standard substance, 20 g of mesitylene as a solvent, a gauze, cotton wool, and 2 g of 3A molecular sieves previously calcined at 300°C for 1 hour as a desiccant were successively placed. The tube was placed in the reactor (furnace) shown in Fig. 1, which has a cooler located above the connecting portion and a balloon located above the cooler.

Реактор (печь) устанавливали на 180°С и 600 об/мин, и подвергали реакционный раствор реакции в течение 72 часов после закипания реакционного раствора. Время обнаружения закипания реакционного раствора определяли как время начала реакции. Реакционный раствор вынимали из реактора и охлаждали с получением продукта реакции. Время извлечения реакционного раствора из реактора определяли как время прекращения реакции. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 91%.The reactor (furnace) was set at 180°C and 600 rpm, and the reaction solution was subjected to reaction for 72 hours after the reaction solution boiled. The time of detection of the reaction solution boiling was defined as the reaction start time. The reaction solution was removed from the reactor and cooled to obtain the reaction product. The time of removing the reaction solution from the reactor was defined as the reaction stop time. The yield of the obtained 2-furonitrile was 91%.

Следует отметить, что выход (%) 2-фуронитрила рассчитывали по количеству 2-фурамида по следующей формуле расчета.It should be noted that the yield (%) of 2-furonitrile was calculated based on the amount of 2-furamide using the following calculation formula.

Выход (%) 2-фуронитрила = количество полученного 2-фуронитрила [ммоль] / количество 2-фурамида в качестве сырьевого материала [ммоль] × 100Yield (%) of 2-furonitrile = amount of 2-furonitrile obtained [mmol] / amount of 2-furamide as raw material [mmol] × 100

[0044][0044]

<Пример 2><Example 2>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что в качестве исходного материала использовали 680 мг (6,0 ммоль) 2-фурамида (производства АК Scientific, Inc., чистота 98,0%). Выход полученного 2-фуронитрила составлял 88%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 1, except that 680 mg (6.0 mmol) of 2-furamide (manufactured by AK Scientific, Inc., purity 98.0%) was used as the starting material. The yield of the obtained 2-furonitrile was 88%.

[0045][0045]

<Пример 3><Example 3>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что не использовали осушитель (молекулярное сито). Выход полученного 2-фуронитрила составлял 86%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 1, except that the drying agent (molecular sieve) was not used. The yield of the obtained 2-furonitrile was 86%.

[0046][0046]

<Пример 4><Example 4>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что количество добавляемого катализатора изменяли с 400 мг на 100 мг, а время реакции изменяли с 72 часов на 24 часа. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 57%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of catalyst added was changed from 400 mg to 100 mg, and the reaction time was changed from 72 hours to 24 hours. The yield of 2-furonitrile obtained was 57%.

[0047][0047]

<Пример 5><Example 5>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 4, за исключением того, что не использовали осушитель (молекулярное сито). Выход полученного 2-фуронитрила составлял 53%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 4, except that the drying agent (molecular sieve) was not used. The yield of the obtained 2-furonitrile was 53%.

[0048][0048]

<Пример 6><Example 6>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что время реакции изменяли с 72 часов на 6 часов. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 25%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed from 72 hours to 6 hours. The yield of the obtained 2-furonitrile was 25%.

[0049][0049]

<Пример 7><Example 7>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 6, за исключением того, что не использовали осушитель (молекулярное сито). Выход полученного 2-фуронитрила составлял 17%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 6, except that the drying agent (molecular sieve) was not used. The yield of the obtained 2-furonitrile was 17%.

[0050][0050]

<Сравнительный пример 1><Comparative example 1>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 4, за исключением того, что в качестве катализатора использовали Cs катализатор на подложке из SiO2, полученный в примере получения 2. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 38%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 4, except that the Cs catalyst on a SiO 2 support obtained in Preparation Example 2 was used as a catalyst. The yield of the obtained 2-furonitrile was 38%.

[0051][0051]

<Сравнительный пример 2><Comparative example 2>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 5, за исключением того, что в качестве катализатора использовали Cs катализатор на подложке из SiO2, полученный в примере получения 2. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 27%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 5, except that the Cs catalyst on a SiO 2 support obtained in Preparation Example 2 was used as a catalyst. The yield of the obtained 2-furonitrile was 27%.

[0052][0052]

<Сравнительный пример 3><Comparative example 3>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 6, за исключением того, что в качестве катализатора использовали Cs катализатор на подложке из SiO2, полученный в примере получения 2. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 14%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 6, except that the Cs catalyst on a SiO 2 support obtained in Preparation Example 2 was used as a catalyst. The yield of the obtained 2-furonitrile was 14%.

[0053][0053]

<Сравнительный пример 4><Comparative example 4>

Продукт реакции получали таким же образом, как в примере 7, за исключением того, что в качестве катализатора использовали Cs катализатор на подложке из SiO2, полученный в примере получения 2. Выход полученного 2-фуронитрила составлял 16%.The reaction product was obtained in the same manner as in Example 7, except that the Cs catalyst on a SiO 2 support obtained in Preparation Example 2 was used as a catalyst. The yield of the obtained 2-furonitrile was 16%.

[0054][0054]

<Пример 8><Example 8>

Оксид церия (производства компании Solvay Special Chem Japan, Ltd., HSA-20SP, средний диаметр частиц около 10 мкм, концентрация примесей 0,02% или менее) обжигали в атмосфере воздуха при 600°С в течение 3 часов с получением порошкообразного твердого катализатора.Cerium oxide (manufactured by Solvay Special Chem Japan, Ltd., HSA-20SP, average particle diameter of about 10 μm, impurity concentration of 0.02% or less) was calcined in an air atmosphere at 600°C for 3 hours to obtain a powdery solid catalyst.

Затем помещали 0,344 г (2,0 ммоль) твердого катализатора, 2,33 г (25,0 ммоль) 2-фуронитрила, полученного в примере 1, и 0,751 г 1-пропанола (12,5 ммоль, производства FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) в автоклав (с двумя наклонными мешалками для перемешивания, материал SUS316, вместимость 190 мл). После продувки СО2 систему заполняли СО2, чтобы повысить давление до 5 МПа для проведения реакции (т.е. реакции получения сложного эфира алифатической карбоновой кислоты) при температуре реакции 132°С в течение 4 часов.Then, 0.344 g (2.0 mmol) of the solid catalyst, 2.33 g (25.0 mmol) of 2-furonitrile obtained in Example 1, and 0.751 g of 1-propanol (12.5 mmol, manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) were placed in an autoclave (with two inclined stirrers for stirring, material SUS316, capacity 190 mL). After purging with CO2 , the system was filled with CO2 to increase the pressure to 5 MPa to carry out the reaction (i.e., the reaction for producing an aliphatic carboxylic acid ester) at a reaction temperature of 132°C for 4 hours.

Затем автоклав охлаждали и сбрасывали давление для сбора реакционной жидкости. Реакционную жидкость анализировали методом газовой хроматографии. В результате были обнаружены 7,31 г (5,0 ммоль) дипропилкарбоната (DPrC) в качестве требуемого продукта и 0,67 г (6,0 ммоль) 2-фурамида, 0,0412 г (0,04 ммоль) пропилкарбамата, 0,0154 г (0,10 ммоль) пропилфуран-2-карбоксилата и 0,0153 г (0,10 ммоль) пропилфуран-2-имидата в качестве побочных продуктов.Then, the autoclave was cooled and depressurized to collect the reaction liquid. The reaction liquid was analyzed by gas chromatography. As a result, 7.31 g (5.0 mmol) of dipropyl carbonate (DPrC) were found as the desired product and 0.67 g (6.0 mmol) of 2-furamide, 0.0412 g (0.04 mmol) of propyl carbamate, 0.0154 g (0.10 mmol) of propylfuran-2-carboxylate and 0.0153 g (0.10 mmol) of propylfuran-2-imidate were found as by-products.

Затем отделяли 2-фурамид, полученный в качестве побочного продукта, и затем выполняли ту же операцию, что и в примере 1, с использованием 2-фурамида для регенерации 2-фуронитрила. Затем регенерированный 2-фуронитрил повторно использовали в реакции получения сложного эфира алифатической карбоновой кислоты.Then, 2-furamide obtained as a by-product was separated, and then the same operation as in Example 1 was performed using 2-furamide to regenerate 2-furonitrile. Then, the regenerated 2-furonitrile was reused in the reaction for producing an ester of an aliphatic carboxylic acid.

Claims (16)

1. Способ получения 2-фуронитрила, включающий дегидратацию 2-фурамида в присутствии катализатора, представляющего собой Mo/SiO2, в котором молибден (Мо) нанесен на подложку из SiO2 1. A method for producing 2-furonitrile comprising dehydrating 2-furamide in the presence of a catalyst which is Mo/SiO 2 , in which molybdenum (Mo) is supported on a SiO 2 substrate. 2. Способ получения 2-фуронитрила по п. 1, отличающийся тем, что дегидратацию дополнительно проводят в присутствии осушителя.2. A method for producing 2-furonitrile according to claim 1, characterized in that dehydration is additionally carried out in the presence of a desiccant. 3. Способ получения 2-фуронитрила по п. 2, отличающийся тем, что осушитель представляет собой молекулярное сито.3. A method for producing 2-furonitrile according to claim 2, characterized in that the desiccant is a molecular sieve. 4. Способ получения 2-фуронитрила по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что вместе с 2-фуронитрилом получают 2-фуранкарбоновую кислоту4. A method for producing 2-furonitrile according to any of paragraphs 1-3, characterized in that 2-furancarboxylic acid is obtained together with 2-furonitrile. 5. Способ получения карбонатного сложного эфира, включающий:5. A method for producing a carbonate ester, comprising: первую стадию реакции, включающую реакцию получения карбонатного сложного эфира, в которой спирт и диоксид углерода взаимодействуют в присутствии твердого катализатора, 2-фуронитрила и растворителя с получением карбонатного сложного эфира и воды, и реакцию гидратации, в которой 2-фуронитрил гидратируют образовавшейся водой с получением 2-фурамида; иa first reaction step comprising a reaction for producing a carbonate ester in which an alcohol and carbon dioxide react in the presence of a solid catalyst, 2-furonitrile and a solvent to produce a carbonate ester and water, and a hydration reaction in which 2-furonitrile is hydrated with the resulting water to produce 2-furamide; and вторую стадию реакции, на которой 2-фурамид отделяют от реакционной системы с первой стадии реакции, а затем проводят дегидратацию 2-фурамида в присутствии катализатора Mo/SiO2, в котором молибден (Мо) нанесен на подложку из SiO2, для регенерации 2-фуронитрила, при этомa second reaction stage in which 2-furamide is separated from the reaction system from the first reaction stage, and then 2-furamide is dehydrated in the presence of a Mo/SiO 2 catalyst in which molybdenum (Mo) is supported on a SiO 2 substrate to regenerate 2-furonitrile, wherein по меньшей мере часть 2-фуронитрила, регенерированного на второй стадии реакции, используют на первой стадии реакции.at least a portion of the 2-furonitrile regenerated in the second reaction stage is used in the first reaction stage. 6. Способ получения карбонатного сложного эфира по п. 5, отличающийся тем, что дегидратацию дополнительно проводят в присутствии осушителя.6. A method for producing a carbonate ester according to paragraph 5, characterized in that dehydration is additionally carried out in the presence of a desiccant. 7. Способ получения карбонатного сложного эфира по п. 6, отличающийся тем, что указанный осушитель представляет собой молекулярное сито.7. A method for producing a carbonate ester according to claim 6, characterized in that said drying agent is a molecular sieve. 8. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что указанный спирт включает спирт, содержащий от 1 до 6 атомов углерода.8. A method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs 5-7, characterized in that said alcohol includes an alcohol containing from 1 to 6 carbon atoms. 9. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 5-8, отличающийся тем, что твердый катализатор включает по меньшей мере один, выбранный из СеО2 и ZrO2.9. A method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs 5-8, characterized in that the solid catalyst includes at least one selected from CeO 2 and ZrO 2 . 10. Способ получения карбонатного сложного эфира по любому из пп. 5-9, отличающийся тем, что на первой стадии реакции используют растворитель, имеющий температуру кипения выше температуры кипения получаемого 2-фурамида.10. A method for producing a carbonate ester according to any one of paragraphs 5-9, characterized in that at the first stage of the reaction a solvent is used that has a boiling point higher than the boiling point of the resulting 2-furamide. 11. Способ получения карбонатного сложного эфира по п. 10, отличающийся тем, что указанный растворитель включает по меньшей мере один, выбранный из диалкилбензола, алкилнафталина и дифенилбензола.11. A method for producing a carbonate ester according to claim 10, characterized in that said solvent includes at least one selected from dialkylbenzene, alkylnaphthalene, and diphenylbenzene.
RU2023120449A 2021-02-25 2022-02-24 Method of producing 2-furonitrile and method of producing carbonate ester RU2842337C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-028058 2021-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2842337C1 true RU2842337C1 (en) 2025-06-24

Family

ID=

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Campbell A.J. et al. Laboratory-Scale Synthesis of Nitriles by Catalysed Dehydration of Amides and Oximes under Flash Vacuum Pyrolysis (FVP) Conditions. SYNTHESIS, 21 September 2007, v. 20, 3179-3184. Tomishige, K. et al. Reaction of CO2 With Alcohols to Linear-, Cyclic-, and Poly-Carbonates Using CeO2-Based Catalysts. Frontiers in Energy Research, v. 8, 2020, 1-24. Mai, K. et al. Facile conversion of carboxamides to nitriles. Tetrahedron Letters, 27 (20), 1986, 2203-2206. Tomishige, K. et al. CO2 Conversion with alcohols and amines into carbonates, ureas, and carbamates over CeO2 catalyst in the presence and absence of 2-cyanopyridine. Chem. Rec. 19, 2019, 1354-1379. Ganesan M. et al. Recent developments in dehydration of primary amides to nitriles. Org. Chem. Front., 7, 2020, 3792-3814. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2739444C2 (en) Method of producing an aromatic nitrile compound and a method of producing carbonate ester
JP7276156B2 (en) Method for producing carbonate ester
US12202786B2 (en) Method for producing aromatic nitrile compound and method for producing carbonate ester
EP4299567A1 (en) Method for producing 2-furonitrile and method for producing carbonic acid ester
JP7136112B2 (en) Method for regenerating catalyst and method for producing carbonate ester
RU2842337C1 (en) Method of producing 2-furonitrile and method of producing carbonate ester
EP3560912B1 (en) Method for producing aromatic nitrile compound and method for producing carbonic acid ester
JP7487664B2 (en) Method for producing dialkyl carbonate
WO2025009575A1 (en) Furonitrile compound production method and carbonate ester production method
RU2804510C2 (en) Method for producing aromatic nitrile compound and method for producing carbonate ether
WO2025009574A1 (en) Method for producing aromatic nitrile compound and method for producing carbonic acid ester