JP2002114746A - オキシムの製造法 - Google Patents
オキシムの製造法Info
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Abstract
同時に高い変換率および過酸化物の良好な収率で進行さ
せる方法を見出す。 【解決手段】 オキシムをカルボニル化合物、過酸化水
素およびアンモニアから少なくとも2つの成分からなる
触媒系の存在で製造する方法の場合に、触媒として少な
くとも1つの成分がチタン、珪素および酸素を基礎とす
る結晶質のミクロ孔またはメソ孔の少なくとも1つの固
体物質から形成されており、共触媒として少なくとも1
つの他の成分が有機担持材料または無機担持材料を含む
酸性の固体からなり、担持材料それ自体がルイス酸また
はブレンステッド酸の性質を有するかまたは相応するル
イス酸またはブレンステッド酸の官能基が担持材料上に
施こされ、このような基が物理的または化学的に塗布さ
れる。
Description
るための接触的方法に関する。この場合、カルボニル化
合物、有利に7〜20個の炭素原子を有するシクロアル
カノンは、液相中で、2つ以上の成分からなり、その中
で成分の少なくとも1つが多孔質の少なくとも1つのチ
タン含有固体からなり、少なくとも1つの第2の成分が
酸性の固体からなる不均質な触媒系に接してアンモニア
および過酸化水素と反応される(アンモオキシム化(am
moximation))。
細書、欧州特許出願公開第0267362号明細書およ
び欧州特許出願公開第0299430号明細書ならびに
米国特許第4794198号明細書には、チタン、珪素
および酸素を基礎とする触媒の製出および活性化ならび
にアルデヒドまたはケトン、例えばシクロヘキサノンか
ら出発して、例えば過酸化水素とアンモニアとの反応に
よりオキシムを合成するための前記触媒の使用が記載さ
れている。この触媒は、通常、30を超える珪素:チタ
ンの比を有する。典型的な代表例は、チタンシリカライ
ト(Titansilikalit)TS1である。
ムの合成は、6個までの炭素原子を有するケトン、例え
ばシクロペンタノンおよびシクロヘキサノンから出発し
て、触媒としての上記刊行物に記載されかつ活性化され
た多数のチタンシリカライトについての良好な結果を生
じ、一方、大きいかまたは立体的に要求の多いカルボニ
ル化合物、例えばアセトフェノンおよびシクロドデカノ
ンの場合には、明らかに劣悪な結果となる。殊に、反応
速度、使用されるカルボニル化合物の変換率および過酸
化水素に関連する収率(アンモオキシム化に使用される
H2O2:必要とされるH2O2の全体量・100%)
は、この試験の場合には、不満足なものである。
書の実施例中のシクロヘキサノンの場合に10%未満の
過酸化物の損失の際に90%を超える変換率が達成され
る(実施例22および24)の場合には、アセトフェノ
ンと比較可能な反応条件でなお48.9%の過酸化物の
損失の際に50.8%の変換率が達成されるにすぎな
い。シクロドデカノンの変換は、記載された欧州特許出
願公開明細書において特許の保護が請求されているが、
しかし、変換率および過酸化物の損失についての具体的
な実施例は、記載されていない。
ニル化合物の場合の明らかに劣悪な結果は、特に大きな
カルボニル化合物、例えばシクロドデカノンがチタンシ
リカライト触媒の細孔を通過することができないかまた
は徐々に通過することができるにすぎないことに帰因し
うる。それによって、部分的工程のヒドロキシルアミン
形成(1)およびケトンのオキシム化(2)(シクロド
デカノン(CDON)の実施例に示された反応式)の空
間的な分割が生じうる。
表わされた、存在する過酸化水素を用いてのヒドロキシ
ルアミンの非生産的な分解は、競争反応として著量の含
量を発生させることができ、このことは、なかんずく過
酸化物に対する収率を減少させる。
2O (3)2NH2OH+H2O2→4H2O+N2 エニヒェム(Enichem)は、ドイツ連邦共和国特許出願
公開第19521011号明細書A1(米国特許第54
98793号明細書に対応)においてアセトフェノンお
よびシクロドデカノンをアンモオキシム化するための共
触媒として、非晶質の二酸化珪素の特許の保護を請求し
ている。それによれば、非晶質の二酸化珪素を添加する
ことによって、シクロドデカノンの変換率は、8時間の
反応時間後に共触媒なしの76.6%と比較して85.
5%または85.2%に上昇することができる(ドイツ
連邦共和国特許出願公開第19521011号明細書、
実施例5および6)。同時に過酸化物の収率は、65.
8%から71.4%または72.3%に上昇する。
換率および過酸化物の収率の簡単な改善を生じるが、し
かし、記載された反応の実施は、工業的使用にとって非
経済的と思われる多数の欠点を示す。
共触媒の量は、それぞれ25質量%までを用いての実施
例においてシクロドデカノンを用いる試験の場合に極め
て高い。
は僅かであり、反応は緩徐である。*また、8時間の全
反応時間後に、オキシムの収率は、なお完全な変換率か
ら完全にかけ離れている(約99%の変換率は、99.
5%を超える可能性により完全と見なされうる)。
て、共触媒としての非晶質二酸化珪素なしのオキシム
6.38g/(Kat g・分)と比較してオキシム7.1
0g/(Kat g・分)または7.13g/(Kat g・分)
の平均値が生じる。
環状化合物、例えばシクロドデカノンの場合には工業的
使用にとって極めて重要である。それというのも、分子
量が増大するにつれて、未変換のケトンは、相応するオ
キシムからなお多大な工業的費用で分離することができ
るにすぎないからである。
ム化をできるだけ完全な変換で同時に高い変換率および
過酸化物の良好な収率で進行させる方法を見出すという
課題が課された。この場合、変換率は、ヒドロキシルア
ミン水溶液を用いての後反応を断念することができる程
度にできるだけ高くなるはずである。
に、この課題は、酸性の共触媒をチタン含有触媒と一緒
に使用することによって解決することができることが見
い出された。殊に、それによって変換率は、明らかに改
善することができることが見い出された。
ボニル化合物、過酸化水素およびアンモニアから少なく
とも2つの成分からなる触媒系の存在で製造する方法で
あり、この方法は、少なくとも1つの成分がチタン、珪
素および酸素を基礎とするミクロ孔またはメソ孔の少な
くとも1つの固体から形成されており、少なくとも1つ
の他の成分が有機担持材料または無機担持材料を含む酸
性の固体からなり、担持材料それ自体がルイス酸または
ブレンステッド酸の性質を有するかまたは相応するルイ
ス酸またはブレンステッド酸の官能基が担持材料上に施
こされ、このような基が物理的または化学的に塗布され
ることができることによって特徴付けられている。チタ
ン、珪素および酸素を基礎とする好ましい触媒は、多孔
質構造を有する化合物、例えばチタンシリカライトであ
る。この場合には、ミクロ孔の構造ならびにメソ孔の構
造が存在していてもよい。ミクロ孔のチタンシリカライ
トの制限のない例としては、型TS1およびTi−βを
挙げることができる。メソ孔の構造のための制限のない
例は、型Ti−MCM41およびTi−HMSのチタン
シリカライトである。
孔内にルイス酸および/またはブレンステッド酸の中心
を有する固体が適している。無機共触媒の制限のない例
としては、酸性の酸化アルミニウムおよび酸性の活性化
されたアルミノ珪酸塩、例えばベントナイト、モンモリ
ロン石およびカオリナイト(Kaolinit)を挙げることが
できる。有機担持材料上に形成されている共触媒の制限
のない例としては、酸性および強酸性のイオン交換樹
脂、例えばアンバーリスト(Amberlyst)15またはナ
フィオン(Nafion)NR50が挙げられる。
粉末としても成形体としても使用されることができる。
触媒と共触媒との質量比は、通常、0.1:1〜10:
1の間で変動する。
使用する場合には、場合によっては成形体中で結合剤と
して機能する他の成分が添加剤として存在していてもよ
い。このような成分の制限のない例としては、中性およ
び/または弱酸性の珪酸塩、アルミノ珪酸塩および粘土
鉱物が挙げられる。
の固体は、同時に共触媒およびチタンシリカライト成形
体のための結合剤の機能をもっている。
成分の混合物からなることができる。
および有利に大きな環状ケトン、殊に7〜20個の炭素
原子を有する環状化合物、特に有利にシクロオクタノン
およびシクロドデカノンを過酸化水素およびアンモニア
でアンモオキシム化することができる。
キシム化に関連して高度に選択的に進行する。変換が完
全な場合には、オキシムの選択性は、シクロオクタノン
およびシクロドデカノンのガスクロマトグラフィー分析
(GC)によりそれぞれ99%を超える。工業的に純粋
なシクロドデカノンを使用する場合には、ガスクロマト
グラム中での副生成物として、既にシクロドデカノン中
で不純物として存在した、シクロドデカンおよびシクロ
ドデカノールの痕跡が単に検出されうる。より少ない場
合には、他の副生成物としてラウリンラクタムが0.1
%未満の濃度で検出された。
アと比較して安定性でありかつカルボニル化合物ならび
に形成されたオキシムに対して十分な溶解性を示す化合
物が使用される。溶剤は、水と混合可能であることがで
きるが、しかし、水と混合可能である必要はない。有利
に、溶剤としては、C1〜C6−脂肪族アルコールまた
はC1〜C6−脂環式アルコールから選択された、水と
混合可能であるかまたは部分的に混合可能である脂肪族
アルコール、例えばメタノール、エタノール、n−プロ
パノール、イソブタノール、第三ブタノールまたは第三
アミルアルコールが適している。シクロドデカノンとの
反応には、メタノール、エタノールおよび第三ブタノー
ルが特に適している。
上の濃度(30〜70%、有利に少なくとも35%)で
使用される。アンモニアは、濃厚な水溶液(有利に20
%以上)または好ましくはガスとして反応器に供給され
る。アンモニアをガス状で計量供給する場合および過酸
化水素溶液の濃度が高い場合には、反応混合物の後処理
の際に溶剤と分離しなければならない微少量の水から利
点が明らかになる。
0℃〜150℃の間、有利に50℃〜120℃の間、特
に有利に60℃〜100℃の間にある。この場合、反応
器は、それぞれの反応温度の際に分圧の総和によって生
じる圧力として定義される常圧で運転されるか、または
過圧、有利に1〜10バールで運転される。過圧は、ア
ンモニアまたは不活性ガス、例えば窒素で調節されるこ
とができる。反応器を密閉した場合には、圧力は、ガス
状分解生成物(なかんずく窒素)の形成によって副反応
において反応の間に徐々に上昇する。反応器を等バール
(isobar)で運転することは、好ましくは、この場合に
は、ガス状の分解生成物は、軽い排ガス流を介して制御
されて逃出することができ、その際逃出するアンモニア
で調節弁により後圧縮される。
スは、凝縮によって捕集され、プロセス中に返送され
る。
ニル化合物および過酸化水素は、それぞれ非連続的また
は連続的に供給されることができる。方程式(3)によ
る分解反応は、常についでに発生するので、カルボニル
化合物の完全な変換のためには、過剰の過酸化物溶液が
必要とされ、この場合この過剰は、適当な反応の実施お
よび本発明による触媒系によって最少化されうる。試験
の場合、反応の開始時にカルボニル化合物を装入するか
または等モル量で過酸化水素と同時に計量供給し、必要
とされる過剰の過酸化物をカルボニル化合物の添加の終
結後に消費量に従ってさらに計量供給することは、好ま
しいことが判明した。
し、本発明はこれに限定されるものではない。全ての実
施例の場合、新しい触媒(チタンシリカライトTS1、Deg
ussa-Huels社)が使用された。反応前の触媒の付加的な
活性化は、行なわれなかった。粉末状の触媒は、反応後
に圧力フィルターを介して分離され、こうして回収され
た。
ラスからなる温度処理された100mlの圧力型反応器
中で60℃および溶剤としての第三ブタノールで行なわ
れた。反応は、それぞれ約5時間に亘る全時間後に中断
された。シクロドデカノンの変換率は、GCによって測
定され、過酸化水素含量は、硫酸セリウムを用いての酸
化還元滴定によって測定された。
S1 1.0g(Degussa-Huels社)、シクロドデカノ
ン9.1g、ガスクロマトグラフィーのための内部標準
としてのジグリメ1.5g(ジエチレングリコールジメ
チルエーテル)および95質量%の第三ブタノールを装
入した。反応器をアンモニアガスで洗浄し、1.0バー
ルのアンモニア過圧に調節した。60℃への加熱後、強
力に攪拌しながら185分間で50.7質量%の過酸化
水素溶液6.8gを供給した。60℃で2時間の後反応
の後、81%の過酸化水素変換率および70%のシクロ
ドデカノン変換率を測定した。シクロドデカノンの変換
生成物として、ガスクロマトグラフィーにより専らシク
ロドデカノンオキシムが見い出された。
施した。チタンシリカライト触媒(TS1 1.0g、
Degussa-Huels社)以外に、シリカゲル60 1.0g
(Merck)をドイツ連邦共和国特許出願公開第1952
1011号明細書の記載に相応して装入した。97%の
過酸化水素変換率および60%のシクロドデカノン変換
率を測定した。シクロドデカノンの変換生成物として、
専らシクロドデカノンオキシムが見い出された。
として、チタンシリカライト粉末触媒0.8g(TS1、D
egussa-Huels社)およびAl2O3プラル(Pural)S
B 0.2g(Condea)からなる混合物を使用した。8
6%の過酸化水素変換率および79%のシクロドデカノ
ン変換率を測定した。シクロドデカノンの変換生成物と
して、専らシクロドデカノンオキシムが見い出された。
ンシリカライト粉末触媒(TS1、Degussa−Huels社)を
Al2O3プラル(Pural)SB 20質量%と一緒に
押出し、乾燥し、550℃でか焼し、かつ押出物を粉末
化することによって得られた触媒1.0gを使用した。
97%の過酸化水素変換率および84%のシクロドデカ
ノン変換率を測定した。シクロドデカノンの変換生成物
として、専らシクロドデカノンオキシムが見い出され
た。
80℃で溶剤としてのエタノール中でのシクロドデカノ
ンの完全な変換を示す。試験は、ガス導入型攪拌機(5
00rpm)および圧力調節器を備えたガラスからなる温
度処理された1.6 lの圧力型反応器中で行なわれ
た。試料の採取者により、規則的な間隔で反応混合物か
らなる試料を取出し、分析した。シクロドデカノンの変
換率をガスクロマトグラフィーによって測定し、過酸化
水素を酸化還元滴定によって測定した。
egussa-Huels社)を40℃でエタノール488g中のシ
クロドデカノン62.7g(344ミリモル)の溶液中
に懸濁させた。反応器を80℃に加熱し、0.1バール
に減圧した。引続き、アンモニアガスを1.6バールの
圧力になるまで圧縮した。この場合、アンモニア13g
(765ミリモル)を添加した。これは、シクロドデカ
ノンに対して2.2モル当量に相当した。反応の間、圧
力を軽い排ガス流上で一定に維持した。逃出したアンモ
ニアガス(約2g/4時間)を後計量供給した。2時間
で、2.04当量(702ミリモル)の過酸化水素を水
溶液(50.4質量%)として供給した。過酸化水素の
供給の終結後、反応混合物をなお120分間さらに反応
させた。
た。1.96当量のH2O2を消費した。これは、5
0.9%の過酸化物の選択性に相当した。他の結果は、
第1表および第2表に記載されている。
ンシリカライト2.5g(TS1、Degussa-Huels社)およ
び酸化アルミニウム1.25g(Aldrich、活性化、酸
性、〜150メッシュ、CAMAG 504-C-I. 表面積155m
2/g)を共触媒として使用した。2時間で、1.99当
量のH2O2を計量供給した。240時間後、変換率は
99.77%であった。1.91当量のH2O2を消費
した。これは、52.2%の過酸化物の選択性に相当し
た。他の結果は、第1表および第2表に記載されてい
る。
ンシリカライト2.5g(TS1、Degussa−Huels社)お
よび酸化アルミニウム2.5g(Aldrich、例6と同
様)を共触媒として使用した。2時間で、1.88当量
のH2O2を計量供給した。240時間後、変換率は9
9.76%であった。1.76当量のH2O2を消費し
た。これは、56.7%の過酸化物の選択性に相当し
た。他の結果は、第1表および第2表に記載されてい
る。
ンシリカライト2.5g(TS1、Degussa-Huels社)
および酸化アルミニウム5.0g(Aldrich、例6と同
様)を共触媒として使用した。2時間で、2.04当量
のH2O2を計量供給した。240時間後、変換率は9
9.85%であった。1.96当量のH2O2を消費し
た。これは、51.0%の過酸化物の選択性に相当し
た。他の結果は、第1表および第2表に記載されてい
る。
ンシリカライト2.5g(TS1、Degussa-Huels社)およ
びモンモリロン石2.5g(Engelhard、活性化、酸
性、BET表面積300m2/g)を共触媒として使用
した。2時間で、2.04当量のH2O2を計量供給し
た。240時間後、変換率は98.73%であった。
1.99当量のH2O2を消費した。これは、49.8
%の過酸化物の選択性に相当した。他の結果は、第1表
および第2表に記載されている。
タンシリカライト2.5g(TS1、Degussa-Huels社)お
よびナフィオン(Nafion)NR50 2.5g(Fluk
a)を共触媒として使用した。2時間で、2.04当量
のH2O2を計量供給した。240時間後、変換率は9
9.84%であった。1.94当量のH2O2を消費し
た。これは、51.5%の過酸化物の選択性に相当し
た。他の結果は、第1表および第2表に記載されてい
る。
に実施した。チタンシリカライト2.5g(TS1、De
gussa-Huels社)および非晶質の二酸化珪素2.5g(K
ieselgel、Merck)を共触媒として使用した。2時間
で、2.04当量のH2O2を計量供給した。4時間
後、変換率は99.79%であった。1.98当量のH
2O2を消費した。これは、50.4%の過酸化物の選
択性に相当した。他の結果は、第1表および第2表に記
載されている。
施した。シクロドデカノンの代わりに、シクロオクタノ
ン43.67g(346ミリモル)を装入した。2時間
で、2.04当量のH2O2を計量供給し、引続き1時
間さらに攪拌した。60時間後、63.6%のシクロオ
クタノンがシクロドデカノンオキシムに変換され、これ
は、オキシム207.20mg/(TSI g・分)の変換
率に相当した。180分後、変換率は99.7%であっ
た。1.99当量のH2O2を全部消費した。これは、
50.1%の過酸化物の選択性に相当した。
付加的に酸化アルミニウム2.5g(Aldrich、例6と
同様)を共触媒として使用した。60時間後、71.9
%のシクロオクタノンがシクロドデカノンオキシムに変
換され、これは、オキシム234.3mg/(TSI g・
分)の変換率に相当した。180分後、変換率は100
%であった。2.01当量のH2O2を全部消費した。
これは、49.8%の過酸化物の選択性に相当した。
で、1.51当量のH2O2を計量供給し、引続き1時
間さらに攪拌した。180分後、変換率は99.7%で
あった。1.50当量のH2O2を消費した。これは、
66.5%の過酸化物の選択性に相当した。
備えた固定床反応器で補充した。固定床触媒として、押
出機中で例4と同様にチタンシリカライト50質量%
(TS1、Degussa-Huels社)およびAl2O3プラル(Pu
ral)SB 50質量%から得られた、成形体30g
(グラニュール、直径1mm)を使用した。反応を80
℃および1.6バールの一定の圧力で例5と同様に行な
った。シクロドデカノン62.7gをエタノール488
g中に装入した。過酸化水素(50質量%の水溶液)を
固定床反応器の前方で循環反応器中に供給した。4時間
で、1.94当量の過酸化水素を供給し、過酸化物の添
加の終結後に、なお1時間さらに攪拌した。
に1.90当量の過酸化物の消費で99.7%であっ
た。これは、52.5%の過酸化物の選択性に相当し
た。
Claims (17)
- 【請求項1】 オキシムをカルボニル化合物、過酸化水
素およびアンモニアから少なくとも2つの成分からなる
触媒系の存在で製造する方法において、触媒として少な
くとも1つの成分がチタン、珪素および酸素を基礎とす
る結晶質のミクロ孔またはメソ孔の少なくとも1つの固
体から形成されており、共触媒として少なくとも1つの
他の成分が有機担持材料または無機担持材料を含む酸性
の固体からなり、この場合、担持材料それ自体は、ルイ
ス酸またはブレンステッド酸の性質を有するかまたは相
応するルイス酸またはブレンステッド酸の官能基が担持
材料上に施こされており、このような基が物理的または
化学的に塗布されることを特徴とする、オキシムの製造
法。 - 【請求項2】 カルボニル化合物が7〜20個の炭素原
子を有する環式ケトンである、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 カルボニル化合物がシクロオクタノンま
たはシクロドデカノンである、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 有機溶剤を使用する、請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 有機溶剤がC1〜C6−脂肪族モノアル
コールまたはC1〜C6−脂環式モノアルコールから選
択された、水と混和性であるかまたは部分的に混和性で
あるアルコールである、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 アルコールがメタノール、エタノールま
たは第三ブタノールである、請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 反応温度が20℃〜150℃である、請
求項1記載の方法。 - 【請求項8】 圧力が1〜10バールである、請求項1
記載の方法。 - 【請求項9】 アンモニアをガス状で反応器中に供給す
る、請求項1記載の方法。 - 【請求項10】 過酸化水素を少なくとも35質量%の
溶液として使用する、請求項1記載の方法。 - 【請求項11】 触媒としてチタンシリカライトを使用
する、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項12】 共触媒として酸化アルミニウムまたは
珪酸アルミニウムを基礎とする酸性の無機固体を使用す
る、請求項1から11までのいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項13】 共触媒として酸性または強酸性のイオ
ン交換体を基礎とする有機固体を使用する、請求項1か
ら11までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項14】 触媒対共触媒の質量比が0.1:1〜
10:1である、請求項1から13までのいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項15】 触媒および共触媒を粉末の形で使用す
る、請求項1から14までのいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項16】 触媒および共触媒を成形体として使用
する、請求項1から15までのいずれか1項に記載の方
法。 - 【請求項17】 共触媒が同時に成形体の結合剤として
機能する成形体を使用する、請求項16記載の方法。
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---|---|---|---|
DE10047435.7 | 2000-09-26 | ||
DE10047435A DE10047435A1 (de) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | Verfahren zur Herstellung von Oximen |
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