白金修飾固体酸触媒と担持イリジウム触媒を充填した連続二段反応器による水素共存下でのメチルシクロヘキサン転換反応によるジメチルペンタン類合成

抄録

種々の担持貴金属触媒を用い，反応温度493 K，常圧，水素共存下でメチルシクロヘキサン転換反応を行った。提案されている反応ルートならびに検討した中で最良の触媒（Ir/H-β）を用いた時の反応速度解析から，実施した反応条件下において目的生成物であるジメチルペンタン類の最大収率が18％と低く，かつ望ましくないメチルヘキサン類の収率が25％と高いのは次の二つが原因であると結論した:（1）低転化率域でエチルシクロペンタン（メチルヘキサン類の前駆体）が高選択的に生成すること，（2）エチルシクロペンタンの水素化開環の速度がジメチルシクロペンタン類（ジメチルペンタン類の前駆体）のそれよりも速いこと。この結果を踏まえ，ジメチルペンタン類の収率向上を目指し，メチルシクロヘキサンからシクロペンタン類への環縮合反応を高選択的に進行させる触媒（Pt-H₄SiW₁₂O₄₀/SiO₂もしくはPt/H-β）とシクロペンタン類の水素化開環反応を進行させる触媒（Ir/Al₂O₃）を物理混合して一つの反応器に充填した，もしくは，それぞれの触媒を別々の反応器に充填し，それらを直列に接続した連続二段反応器を用いて水素共存下でのメチルシクロヘキサン転換反応を行った。前者の場合（Pt-H₄SiW₁₂O₄₀/SiO₂とIr/Al₂O₃の物理混合）では，ジメチルペンタン類収率の向上はわずかであり（収率20％），望ましくないメチルヘキサン類とクラッキング生成物が多く生成した。これに対して後者（前段反応器にPt/H-β，後段反応器にIr/Al₂O₃をそれぞれ充填）では，メチルシクロヘキサン転化率65％において，ジメチルペンタン類収率は30％に達した。このとき，望ましくない生成物であるメチルヘキサン類の収率は約15％にとどまった。