JP2002080418A - パラジウム触媒−単純オレフィン系による水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製造方法 - Google Patents

パラジウム触媒−単純オレフィン系による水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製造方法

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JP2002080418A
JP2002080418A JP2000265200A JP2000265200A JP2002080418A JP 2002080418 A JP2002080418 A JP 2002080418A JP 2000265200 A JP2000265200 A JP 2000265200A JP 2000265200 A JP2000265200 A JP 2000265200A JP 2002080418 A JP2002080418 A JP 2002080418A
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palladium catalyst
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Masahiko Hayashi
昌彦 林
Kanoko Yamada
加納子 山田
Shuzo Nakayama
修造 中山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な酸化剤を用いることなく、安全かつ温
和な反応条件で、さらに又、安全かつ無毒で容易に回収
でき繰返し使用できる触媒を用いた、環境調和型水素移
動反応で、カルボニル化合物並びに芳香族化合物を製造
する方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、パラジウム触媒と水素化され
易い単純オレフィンとの系、好ましくはPd/C−エチレン
系又は酢酸パラジウム−酢酸ビニル系による水素移動反
応を利用してカルボニル化合物並びに芳香族化合物を製
造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パラジウム触媒−
単純オレフィン系による水素移動反応を利用した脱水素
化化合物の製造方法に関し、特に、カルボニル化合物の
製造方法並びに芳香族化合物の製造方法に係わり、環境
調和型の反応を利用したカルボニル化合物の製造方法並
びに芳香族化合物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、カルボニル化合物の製造方法並び
に芳香族化合物の製造方法としては、活性二酸化マンガ
ンや六価クロム酸等の酸化剤により脱水素化する方法が
古くから知られている。しかし、これらの脱水素反応は
化学量論反応であるため高価な酸化剤を多量に必要とす
る問題があり、また酸化剤として毒性のある重金属を用
いるためその取り扱い及び使用後の廃棄処理に問題があ
る。
【0003】この高価な酸化剤を多量に必要とするとい
う問題を解決する技術として、触媒を用いる製造方法が
開示されている。例えば、アルコール系化合物よりカル
ボニル化合物を製造する方法としては、銅触媒、亜鉛触
媒などを充填した反応器の中で、高温で水蒸気と共に気
化させたアルコール系化合物を流通させて酸化脱水素反
応する方法が知られている(例えば、特開昭51−16643
号公報等)。しかし、これらの気相反応は高温の反応条
件で行う必要があり、分解副反応が多く、効率的な反応
とはいえない。また、液相でルテニウムなど白金族触媒
の存在下、次亜ハロゲン酸水溶液を用いてアルコール系
化合物を酸化脱水素反応する方法が開示されている(例
えば、特開昭64−50836号公報等)。しかし、高価な次
亜ハロゲン酸を用いなければならず、さらに次亜ハロゲ
ン酸の不安定さから危険を伴う問題がある。また、ロジ
ウム触媒を用いる方法(特開平3−93742号公報)も知ら
れているが、高価なロジウム系化合物を使用すること、
触媒が均一系であり分離、再利用が困難などの問題があ
る。また、ジャイアントパラジウムクラスターを触媒と
して用いる方法が開示されている(特開平9−299807号
公報)。しかし、ジャイアントパラジウムクラスター
は、酢酸パラジウムを原料とし、水素ガスでの還元、酸
素による酸化処理等、複雑な工程を経て作成するため高
価であるという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高価な酸化
剤を用いることなく、安全かつ温和な反応条件で、カル
ボニル化合物並びに芳香族化合物を製造する方法を提供
することを目的とする。さらに又、本発明は、安全かつ
無毒で容易に回収でき繰返し使用できる触媒を用いた、
環境調和型水素移動反応で、カルボニル化合物並びに芳
香族化合物を製造する方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の課題を解決するために、パラジウム触媒と水素化され
易い単純オレフィンとの系による水素移動反応を利用し
たカルボニル化合物の製造方法並びに芳香族化合物の製
造方法である。
【0006】さらに、好ましくは、パラジウム触媒がPd
/C 又は酢酸パラジウムであり、単純オレフィンがエチ
レン又は酢酸ビニルである、パラジウム触媒−単純オレ
フィン系による水素移動反応を利用したカルボニル化合
物の製造方法並びに芳香族化合物の製造方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のパラジウム触媒−単純オ
レフィン系による水素移動反応を利用した脱水素化化合
物の製造方法を開発するにあたって、本発明者らは、D-
グルカールをエチレン雰囲気下、触媒量のパラジウム化
合物と反応させるとアリルアルコールのみが酸化された
エノン体が高収率で得られることを明らかにした(M.Ha
yashiet al.,Tetrahedron Lett.,40,1171(1999)、M.Hay
ashi et al.,Tetrahedron Lett.,55,8331(1999)、M.Hay
ashi et al.,Synthesis,1869(1999))。
【0008】本発明者らは、引続き、その反応機構の解
明及び産業上の利用価値が大きい各種の化合物反応への
適用の研究を鋭意重ねた結果、パラジウム触媒−単純オ
レフィン系による水素移動反応を利用することにより、
高価な酸化剤を用いることなく、安全かつ温和な反応条
件で、カルボニル化合物並びに芳香族化合物が得られこ
とを見出し、さらに又、安全かつ無毒で容易に回収でき
繰返し使用できる触媒を用いた環境調和型水素移動反応
であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】本発明のパラジウム触媒−単純オレフィン
系による水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製造
方法の反応機構を、図1によって概念的に説明する。図
1は、本発明のパラジウム触媒−単純オレフィン系によ
る水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製造方法の
反応機構例を示す概念図であり、単純オレフィンとして
エチレンを用いた例である。反応基質(substrate)
は、高活性の触媒表面において脱水素化され、離脱した
水素は触媒表面に結合される。触媒表面に結合された水
素は、水素化され易い単純オレフィンの一つであるエチ
レンとの水素化反応により、エチレンと結合しエタンを
生じる。
【0010】本発明のパラジウム触媒−単純オレフィン
系による水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製造
方法の一つの特徴は、その温和な反応性にあり、例え
ば、比較的反応性の高い二級のベンジルアルコールや二
級のアリルアルコールなどは対応するカルボニル化合物
に効率よく変換されるのに対し、比較的反応性が低い単
純アルコールは脱水素化されない。即ち、反応の選択性
を有すると共に、副生成物が殆ど生じないという特徴を
有する。第二の特徴は、脱水素化反応で離脱した水素の
受容体として、反応物の有する二重結合(オレフィン)
より圧倒的に水素化され易い単純オレフィンを用いるこ
とにある。これらの特徴により、本発明に係わるパラジ
ウム触媒−単純オレフィン系による水素移動反応は、反
応物の特定の水素を選択的かつ効率良く脱水素化でき、
目的とする反応生成物を高収率で得ることが出来る。
【0011】本発明の好ましい態様の例としては、パラ
ジウム触媒はPd/C又は酢酸パラジウムであり、単純オレ
フィンはエチレン又は酢酸ビニルである。さらに好まし
くは、Pd/C −エチレン系、又は酢酸パラジウム−酢酸
ビニル系が好適である。特に、Pd/C −エチレン系は、
エチレンが気体であり、それが水素化されたエタンも無
毒な気体として反応系中から出ていくため、反応溶液中
には共生成物がなく、工業的に好ましい態様である。こ
のような本発明に係わるパラジウム触媒−単純オレフィ
ン系は、安全かつ無毒で容易に回収でき繰返し使用でき
る触媒を用いた、環境調和型水素移動反応を提供する。
【0012】本発明により効率良く脱水素化される反応
基質の例として、二級のベンジルアルコールとしては、
ベンズヒドロール、1-フェニルエタノール、2-ヒドロキ
シ-2-フェニルアセトフェノンなどが挙げられ、二級の
アリルアルコールの例としては、3,5,5-トリメチル-2-
シクロヘキセン-1-オール、ステロイドのA環二級アリ
ルアルコールなどがあり、これらは対応するカルボニル
化合物に高収率で変換される。
【0013】ケイ皮アルコールなど一級アリルアルコー
ルのアルデヒドへの変換では、二級のアリルアルコール
より反応性が低下する。これは、二級に比較し強固な結
合を有し、脱水素化され難いためである。
【0014】さらに、本発明のパラジウム触媒−単純オ
レフィン系による水素移動反応を利用した脱水素化化合
物の製造方法は、脱水素化による芳香族化にも効果的に
適用できる。例えば、1,2,3,4-テトラヒドロキノリンを
脱水素化してキノリンへ変換する反応、1,2,3,4-テトラ
ヒドロイソキノリンを脱水素化してイソキノリンへ変換
する反応などに適用できる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例を、以下、図によって具体的
に説明する。
【0016】図2は、本発明の製造方法によって、ベン
ジルアルコールやアリルアルコールを反応基質とし、対
応するカルボニル化合物を製造した実施例である。図2
において、Pd/Cは、パラジウム10重量%のPd/C を反応
基質であるアルコールに対し50重量%用いたことを意味
し、Pd/Cbは、パラジウム10重量%のPd/C を反応基質で
あるアルコールに対し20重量%用いたことを意味する。
【0017】図2の実施例1〜3は、二級のベンジルア
ルコールであるベンズヒドロール、1-フェニルエタノー
ル、及び2-ヒドロキシ-2-フェニルアセトフェノンを反
応基質とし、対応するカルボニル化合物を製造した実施
例である。なお、実施例1では、Pd/C−酢酸ビニル系と
Pd/C−エチレン系との2ケースを示しているが、Pd/C−
酢酸ビニル系においても高い収率が得られことを示して
いる。
【0018】図2の実施例4は、一級アリルアルコール
であるケイ皮アルコールを反応基質とした実施例であ
り、二級のアリルアルコールより反応性が低下すること
を示している。
【0019】図2の実施例5〜6は、二級のアリルアル
コールである3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オ
ール、及びステロイドのA環二級アリルアルコールを反
応基質とし、対応するカルボニル化合物を製造した実施
例である。
【0020】以上のように、本発明の製造方法は、特
に、二級のベンジルアルコールや二級のアリルアルコー
ルに効果的に適用でき、対応するカルボニル化合物を75
%〜86%の高収率で製造できる。
【0021】図3は、ステロイドのA環二級アリルアル
コールを反応基質とした脱水素化反応に関し、本発明
(図3の上)と活性二酸化マンガンを酸化剤とした従来
技術(図3の下)との比較を示したものである。図3に
示すように、本発明によれば、反応生成物が活性二酸化
マンガンを酸化剤とした従来技術より高収率で得られ
る。
【0022】図4は、本発明に係わるパラジウム触媒−
単純オレフィン系による水素移動反応を、1,2,3,4-テト
ラヒドロキノリンを脱水素化してキノリンへ変換する芳
香族化に適用した実施例を、活性二酸化マンガンを酸化
剤とした従来技術と比較して示したものである。図4の
上は従来技術であり、8倍当量もの活性二酸化マンガン
を酸化剤として用いて79%の収率を得ている。これに対
し、本発明(図4の真中)によれば、高価な酸化剤を全
く用いることなく、Pd/C−エチレン系による水素移動反
応により78%と従来技術と同じ高収率が得られる。な
お、図4には、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリンの芳
香族化に本発明を適用した実施例(図4の下)を、併せ
て示しており、この場合にもイソキノリンが高収率で得
られる。
【0023】次に、上記の実施例の結果を得た実験の概
略手順を説明する。実験は、密封状態を保持できるシュ
レンク管に、触媒として5〜10%Pd/Cを20〜50重量%入
れた後、溶媒としてアセトニトリル(CH3CN)1〜
6ml、及び反応基質2.4〜25ミリモルを加え、エチレン
雰囲気下、所定温度に保持しながら反応させた。
【0024】以上、本発明の実施例を具体的に説明した
が、特許請求の範囲で規定された本発明の精神と範囲か
ら逸脱することなく、その形態や細部に種々の変更がな
されても良いことは明らかである。
【0025】例えば、反応温度、反応時間、パラジウム
触媒量などは、工業的生産工程において、最も適正な条
件に設定できることは明らかであり、何ら本発明を限定
するものではない。
【0026】
【発明の効果】本発明のパラジウム触媒−単純オレフィ
ン系による水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製
造方法は、高価な酸化剤を用いることなく、安全かつ温
和な反応条件で、カルボニル化合物並びに芳香族化合物
を製造できる。さらに又、本発明は、安全かつ無毒で容
易に回収でき繰返し使用できる触媒を用いた、環境調和
型水素移動反応で、カルボニル化合物並びに芳香族化合
物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパラジウム触媒−単純オレフィン系に
よる水素移動反応を利用した脱水素化化合物の製造方法
の反応機構例を示す概念図である。
【図2】本発明の製造方法によって、ベンジルアルコー
ルやアリルアルコールを反応基質とし、対応するカルボ
ニル化合物を製造した実施例である。
【図3】ステロイドのA環二級アリルアルコールを反応
基質とした脱水素化反応に関し、本発明の実施例と活性
二酸化マンガンを酸化剤とした従来技術との比較を示し
た図である。
【図4】1,2,3,4-テトラヒドロキノリンを脱水素化して
芳香族化する反応に関し、本発明の実施例と活性二酸化
マンガンを酸化剤とした従来技術との比較を示した図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 49/78 C07C 49/78 49/784 49/784 49/786 49/786 49/796 49/796 C07D 215/02 C07D 215/02 217/02 217/02 (72)発明者 中山 修造 山口県山口市大字吉田1677番1号 山口大 学理工学研究科 Fターム(参考) 4C034 AA10 4H006 AA02 AC44 BA25 BA32 BA55 BA91 BB11 BB17 4H039 CA62 CC10 CC20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パラジウム触媒−単純オレフィン系による
    水素移動反応を利用したカルボニル化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】反応基質が二級のベンジルアルコール又は
    二級のアリルアルコールである請求項1記載のカルボニ
    ル化合物の製造方法。
  3. 【請求項3】パラジウム触媒−単純オレフィン系による
    水素移動反応を利用した芳香族化合物の製造方法。
  4. 【請求項4】パラジウム触媒がPd/C(炭素に担持させた
    パラジウム)又は酢酸パラジウムであり、単純オレフィ
    ンがエチレン又は酢酸ビニルであることを特徴とした、
    請求項1記載のカルボニル化合物の製造方法又は請求項
    3記載の芳香族化合物の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法
    で製造されたカルボニル化合物又は芳香族化合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007084499A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Kobe Univ アルコール類の酸化方法

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JP2007084499A (ja) * 2005-09-26 2007-04-05 Kobe Univ アルコール類の酸化方法

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