JP2002249450A - 有機基質の酸化方法 - Google Patents
有機基質の酸化方法Info
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Abstract
を提供すること。 【解決手段】 有機基質を、N−ヒドロキシ環状イミ
ド、遷移金属化合物および酸素含有ガスと共に反応系内
に供給しながら、連続式反応により酸化するに際し、反
応系内にN−ヒドロキシ環状イミドをその供給濃度より
高い濃度で含む液を存在させる。
Description
(本明細書においては、「分子状酸素」を単に「酸素」
という)と接触させることにより、有機基質を酸化する
方法に関する。
ヒドロキシフタルイミドのようなイミド化合物の存在下
やイミド化合物と金属化合物の存在下に酸素酸化する方
法が開発されている。例えば、特開平8−38909号
公報、特開平9−327626号公報、特開平10−2
86467号公報には、有機基質を、イミド化合物の存
在下やイミド化合物と各種金属化合物の存在下に有機溶
媒中、酸素雰囲気下で反応させる方法が記載されてい
る。また、特開平9−87215号公報、特開平9−1
43109号公報には、シクロヘキサンを、イミド化合
物とルテニウム化合物やコバルト化合物の存在下に無溶
媒で、窒素−酸素混合ガスを流しながら反応させる方法
が記載されている。
開平8−38909号公報等の方法では、多量の有機溶
媒を用い容積効率が低いため、酸化生成物の生産性が十
分でなく、イミド化合物の使用量が多いため、コストの
点で満足できるものではない。また、上記特開平9−8
7215号公報等の方法では、転化率が低いため、生産
性が十分でない。さらに、上記いずれの公報の方法も、
回分式反応であるため、操作性や生産性の点で満足でき
るものではない。本発明の目的は、操作性良く効率的に
有機基質を酸化する方法を提供することにある。
を、N−ヒドロキシ環状イミド、遷移金属化合物および
酸素含有ガスと共に反応系内に供給しながら、連続式反
応により酸化する方法について鋭意検討した結果、反応
開始時の仕込液として、N−ヒドロキシ環状イミドをそ
の供給濃度より高い濃度で含む液を用いることにより、
N−ヒドロキシ環状イミドの供給濃度が低くても、有機
基質の酸素酸化を効率的に行うことができることを見出
し、本発明を完成するに至った。
ドロキシ環状イミド、遷移金属化合物および酸素含有ガ
スと共に反応系内に供給しながら、連続式反応により酸
化するに際し、反応系内にN−ヒドロキシ環状イミドを
その供給濃度より高い濃度で含む液を存在させることに
より、有機基質を酸化する方法に係るものである。
本発明で用いる有機基質としては、例えば、炭化水素
類、アルコール類、ケトン類、アルデヒド類等が挙げら
れ、必要に応じてそれらの2種以上を用いることもでき
る。中でも、炭化水素類やアルコール類が好ましい。
ソブタン、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカンのよ
うな飽和脂肪族非環式炭化水素類;シクロブタン、シク
ロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、
シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シク
ロデカンのような飽和脂肪族環式炭化水素類;ブテン、
イソブチレン、ブタジエン、イソプレンのような不飽和
脂肪族非環式炭化水素類;シクロプロペン、シクロブテ
ン、シクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘ
キセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネ
ン、シクロデセンのような不飽和脂肪族環式炭化水素
類;トルエン、キシレン、クメン、シメン、ジイソプロ
ピルベンゼン、テトラリン、インダンのような芳香族炭
化水素類等が挙げられる。
水素類において、メチル基、メチレン基またはメチリジ
ン基がそれぞれヒドロキシメチル基、ヒドロキシメチレ
ン基またはヒドロキシメチリジン基となった、一価また
は多価の、飽和脂肪族非環式アルコール類、飽和脂肪族
環式アルコール類、不飽和脂肪族非環式アルコール類、
不飽和脂肪族環式アルコール類、芳香族アルコール類等
が挙げられる。
ド、遷移金属化合物および酸素含有ガスと共に反応系内
に供給しながら、反応液および排ガスを反応系内から抜
き出すことにより、有機基質の酸化反応を連続式で行う
ことができる。
ば、置換されていてもよい、N−ヒドロキシフタルイミ
ド、N−ヒドロキシナフタルイミド、N−ヒドロキシマ
レイミド、N−ヒドロキシスクシンイミド等が挙げら
れ、置換基としては、例えば、アルキル基、アリール
基、ハロゲン原子、ニトロ基等が挙げられる。具体的に
は、N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシクロ
ロフタルイミド、N−ヒドロキシニトロフタルイミド、
N−ヒドロキシナフタルイミド、N−ヒドロキシクロロ
ナフタルイミド、N−ヒドロキシマレイミド、N−ヒド
ロキシスクシンイミド等が挙げられる。N−ヒドロキシ
環状イミドは、必要に応じてそれらの2種以上を用いて
もよい。N−ヒドロキシ環状イミドの供給量は、有機基
質の供給量に対して、通常0.0001〜0.05モル
%、好ましくは0.001〜0.01モル%の範囲であ
る。
しては、例えば、セリウム、チタン、バナジウム、クロ
ム、モリブデン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバル
ト、ロジウム、ニッケル、銅等が挙げられ、中でも、コ
バルト、セリウム、マンガンが好ましい。また、遷移金
属化合物の種類としては、例えば、酸化物、有機酸塩、
無機酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド、アセチルアセ
トナートのような錯体、オキソ酸やその塩、イソポリ酸
やその塩、ヘテロポリ酸やその塩等が挙げられる。遷移
金属化合物は、必要に応じてそれらの2種以上を用いる
こともできる。遷移金属化合物の供給量は、有機基質の
供給量に対して、通常0.00001〜0.01モル
%、好ましくは0.0001〜0.01モル%の範囲で
ある。
は酸素もしくは空気を窒素やヘリウムのような不活性ガ
スで希釈したものを用いることができる。酸素含有ガス
中の酸素濃度は、通常5〜30容量%、好ましくは10
〜25容量%の範囲である。また、酸素含有ガスの供給
量は、有機基質の供給量に対して、酸素として、通常1
〜50モル%、好ましくは1〜20モル%の範囲であ
る。
液中に、酸素含有ガスの気泡を分散させるように行わ
れ、例えば、ガス導入管を用いてもよいし、反応器に吹
き出し孔を設けてもよい。気泡径の大きさは適宜選択さ
れるが、反応速度を高める観点からは、気泡径を小さく
し、好ましくは1mm以下にするのがよい。
始時に、仕込液(スタートアップ液)としてN−ヒドロ
キシ環状イミドを含む液を反応系内に存在させ、該液中
のN−ヒドロキシ環状イミドの濃度を、N−ヒドロキシ
環状イミドの供給濃度、すなわち供給される有機基質、
N−ヒドロキシ環状イミドおよび遷移金属化合物ならび
に必要に応じて供給される他の成分の和に対する供給さ
れるN−ヒドロキシ環状イミドの割合、より高くしてお
く。このようにすることにより、N−ヒドロキシ環状イ
ミドの供給濃度が低い、すなわちN−ヒドロキシ環状イ
ミドの使用量が少なくても、有機基質の酸素酸化を効率
的に行うことができ、対応する酸化生成物を生産性良く
製造することができる。
の濃度は、転化率と選択率のバランスの観点から、N−
ヒドロキシ環状イミドの供給濃度の通常5〜100倍、
好ましくは5〜50倍の範囲である。また、仕込液中の
N−ヒドロキシ環状イミドの濃度は、通常0.0000
6〜0.06モル/kg、好ましくは0.0006〜
0.06モル/kgの範囲であり、N−ヒドロキシ環状
イミドの供給濃度は、通常0.000006〜0.00
6モル/kg、好ましくは0.00006〜0.006
モル/kgの範囲である。
くは100〜140℃の範囲であり、反応圧力は、通常
0.1〜3MPa、好ましくは0.1〜2MPaの範囲
であり、反応時間(滞留時間)は、通常0.1〜2時
間、好ましくは0.5〜2時間の範囲である。
観点から、通常0.01〜10容量%、好ましくは0.
01〜8容量%の範囲とするのがよい。また、供給する
酸素含有ガス中の酸素濃度に対する、排ガス中の酸素濃
度の比は、通常0.0004〜0.5の範囲である。
過、濃縮、洗浄、アルカリ処理、酸処理等が挙げられ、
必要に応じてそれらの2種以上が組み合わせて採用され
る。例えば、アルカリ処理をすることにより、アルコー
ル類とカルボン酸類とからなるエステル類をケン化して
アルコール類およびカルボン酸類を再生できると共に、
ヒドロペルオキシド類をケトン類やアルコール類に変換
することができる。また、精製操作としては、通常、蒸
留や晶析が採用される。
ルコール類、ケトン類、アルデヒド類等の有機基質を酸
化することにより、対応する酸化生成物として、ケトン
類、アルコール類、ヒドロペルオキシド類、アルデヒド
類、カルボン酸類等の含酸素有機化合物を製造すること
ができる。
るケトン類として、該炭化水素類の有するメチレン基が
カルボニル基となった化合物等を、対応するアルコール
類として、該炭化水素類の有するメチル基、メチレン基
またはメチリジン基がそれぞれヒドロキシメチル基、ヒ
ドロキシメチレン基またはヒドロキシメチリジン基とな
った化合物等を、対応するヒドロペルオキシド類とし
て、該炭化水素類の有するメチル基、メチレン基または
メチリジン基がそれぞれヒドロペルオキシメチル基、ヒ
ドロペルオキシメチレン基またはヒドロペルオキシメチ
リジン基となった化合物等を、対応するアルデヒド類と
して、該炭化水素の有するメチル基がホルミル基となっ
た化合物等を、対応するカルボン酸類として、該炭化水
素の有するメチル基がカルボキシル基となった化合物
や、炭化水素類が環式炭化水素類である場合には、炭素
−炭素結合が開裂して両炭素がカルボキシル基となった
化合物(ジカルボン酸類)等を製造することができる。
るケトン類として、該アルコール類の有するヒドロキシ
メチレン基がカルボニル基となった化合物等を、対応す
るアルデヒド類として、該アルコール類の有するヒドロ
キシメチル基がホルミル基となった化合物等を、対応す
るカルボン酸類として、該アルコール類の有するヒドロ
キシメチル基がカルボキシル基となった化合物や、アル
コール類が環式アルコール類である場合には、炭素−炭
素結合が開裂して両炭素がカルボキシル基となった化合
物(ジカルボン酸類)等を製造することができる。
を原料としてケトン類、アルコール類、ヒドロペルオキ
シド類およびカルボン酸類から選ばれる少なくとも1種
を製造する方法や、アルコール類を原料としてケトン類
およびカルボン酸類から選ばれる少なくとも1種を製造
する方法に好適に用いることができる。
料としてシクロヘキサノン、シクロヘキサノール、シク
ロヘキシルヒドロペルオキシドおよびアジピン酸から選
ばれる少なくとも1種を製造する方法や、シクロヘキサ
ノールを原料としてシクロヘキサノンおよび/またはア
ジピン酸を製造する方法が挙げられる。
クロヘキサノール、シクロヘキシルヒドロペルオキシド
およびアジピン酸から選ばれる少なくとも1種を製造す
る方法においては、反応を促進させ生産性を向上させる
観点から、シクロヘキサン、N−ヒドロキシフタルイミ
ドおよび遷移金属化合物と共に、シクロヘキサノンを供
給しながら反応を行うのが好ましく、この場合、シクロ
ヘキサノンの供給量は、シクロヘキサンの供給量100
重量部に対し、通常0.1〜10重量部、好ましくは
0.2〜5重量部の範囲である。また、シクロヘキサノ
ンに変えて、またはシクロヘキサノンに加えてシクロヘ
キサノールを供給することにより、シクロヘキサンの酸
化に併せてシクロヘキサノールの酸化を行うことがで
き、この場合、シクロヘキサノールの供給量は、シクロ
ヘキサンの供給量100重量部に対し、通常0.1〜1
5重量部、好ましくは0.2〜10重量部の範囲であ
る。シクロヘキサノンおよび/またはシクロヘキサノー
ルは、反応で生成したものを循環させてもよい。
れらに限定されるものではない。なお、酸素濃度10.
5容量%の酸素含有ガスは、空気を窒素で希釈すること
により調製し、酸素含有ガスの吹き込みは、ガス導入管
により行った。ガスの排出は、冷却管および保圧弁を介
して行い、冷却管の冷媒には8℃の水を用いた。また、
シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロヘキサノー
ルおよびシクロヘキシルヒドロペルオキシドの分析は、
ガスクロマトグラフィーにより行い、アジピン酸の分析
は、イオンクロマトグラフィーにより行い、これらの分
析結果に基づいて、シクロヘキサンの転化率、シクロヘ
キサノン、シクロヘキサノールおよびシクロヘキシルヒ
ドロペルオキシドの合計収率ならびにアジピン酸の収率
を算出した。
262.5g(3.1モル)、N−ヒドロキシフタルイ
ミド1.35g(0.0082モル)、オクチル酸コバ
ルト0.017g(0.00005モル)およびシクロ
ヘキサノール13.4g(0.134モル)を入れ、窒
素雰囲気下、圧力1.05MPa、温度130℃に調整
した。仕込液中の、シクロヘキサンの濃度は94重量
%、シクロヘキサノールの濃度は5重量%、N−ヒドロ
キシフタルイミドの濃度は0.5重量%(0.031モ
ル/kg)、オクチル酸コバルトの濃度は59重量pp
m(コバルトとして10重量ppm)となる。
ら、酸素濃度10.5容量%の酸素含有ガスを400m
l/分で1時間吹き込んだ。その後、該酸素含有ガスを
空気200ml/分に切り替えて徐々に流速を上げて4
50ml/分とし、切り替えと同時に、76重量ppm
のオクチル酸コバルト(コバルトとして13重量pp
m)を含むシクロヘキサンを4.0g/分で、ならびに
0.25重量%のN−ヒドロキシフタルイミドおよび2
4.7重量%のシクロヘキサノールを含むシクロヘキサ
ンを1.1g/分で供給開始し、引き続き上記の圧力お
よび温度を維持しながら供給速度とほぼ等速度で反応液
を抜き出し、滞留時間1時間で連続的に5時間反応させ
た。供給液全体における、シクロヘキサンの濃度は9
4.4重量%、シクロヘキサノールの濃度は5.3重量
%、N−ヒドロキシフタルイミドの濃度は0.05重量
%(0.0031モル/kg)、オクチル酸コバルトの
濃度は59重量ppm(コバルトとして10重量pp
m)となる。
の濃度は3.3重量%、シクロヘキサノールの濃度は
5.4重量%、シクロヘキシルヒドロペルオキシドの濃
度は0.5重量%、アジピン酸の濃度は0.8重量%で
あり、シクロヘキサンの転化率は4.6%、シクロヘキ
サノン、シクロヘキサノールおよびシクロヘキシルヒド
ロペルオキシドの合計収率は3.5%(選択率75.3
%)、アジピン酸の収率は0.5%(選択率11.2
%)であった。
252.5g(3モル)、N−ヒドロキシフタルイミド
1.35g(0.0082モル)、オクチル酸コバルト
0.017g(0.00005モル)およびシクロヘキ
サノン13.4g(0.137モル)を入れ、窒素雰囲
気下、圧力1.05MPa、温度130℃に調整した。
仕込液中の、シクロヘキサンの濃度は94重量%、シク
ロヘキサノンの濃度は5重量%、N−ヒドロキシフタル
イミドの濃度は0.5重量%(0.031モル/k
g)、オクチル酸コバルトの濃度は59重量ppm(コ
バルトとして10重量ppm)となる。
ら、酸素濃度10.5容量%の酸素含有ガスを400m
l/分で1時間吹き込んだ。その後、該酸素含有ガスを
空気200ml/分に切り替えて徐々に流速を上げて6
00ml/分とし、切り替えと同時に、76重量ppm
のオクチル酸コバルト(コバルトとして13重量pp
m)を含むシクロヘキサンを4.0g/分で、ならびに
0.25重量%のN−ヒドロキシフタルイミドおよび2
4.7重量%のシクロヘキサノンを含むシクロヘキサン
を1.0g/分で供給開始し、引き続き上記の圧力およ
び温度を維持しながら供給速度とほぼ等速度で反応液を
抜き出し、滞留時間1時間で連続的に5時間反応させ
た。供給液全体における、シクロヘキサンの濃度は95
重量%、シクロヘキサノンの濃度は5.1重量%、N−
ヒドロキシフタルイミドの濃度は0.05重量%(0.
0031モル/kg)、オクチル酸コバルトの濃度は5
9重量ppm(コバルトとして10重量ppm)とな
る。
の濃度は7.6重量%、シクロヘキサノールの濃度は
2.5重量%、シクロヘキシルヒドロペルオキシドの濃
度は0.4重量%、アジピン酸の濃度は1.2重量%で
あり、シクロヘキサンの転化率は6.7%、シクロヘキ
サノン、シクロヘキサノールおよびシクロヘキシルヒド
ロペルオキシドの合計収率は4.9(選択率72.4
%)、アジピン酸の収率は0.7%(選択率11.1
%)であった。
252.5g(3モル)、N−ヒドロキシフタルイミド
0.13g(0.00082モル)、オクチル酸コバル
ト0.017g(0.00005モル)、シクロヘキサ
ノン2.8g(0.029モル)およびシクロヘキサノ
ール13.4g(0.134モル)を入れ、窒素雰囲気
下、圧力1.05MPa、温度130℃に調整した。仕
込液中の、シクロヘキサンの濃度は94重量%、シクロ
ヘキサノンの濃度は4重量%、シクロヘキサノールの濃
度は1重量%、N−ヒドロキシフタルイミドの濃度は
0.05重量%(0.0031モル/kg)、オクチル
酸コバルトの濃度は59重量ppm(コバルトとして1
0重量ppm)となる。
ら、酸素濃度10.5容量%の酸素含有ガスを400m
l/分で1時間吹き込んだ。その後、該酸素含有ガスを
空気200ml/分に切り替え、切り替えと同時に、7
6重量ppmのオクチル酸コバルト(コバルトとして1
3重量ppm)を含むシクロヘキサンを4.0g/分
で、ならびに0.25重量%のN−ヒドロキシフタルイ
ミドおよび24.7重量%のシクロヘキサノールを含む
シクロヘキサンを1.0g/分で供給開始し、引き続き
上記の圧力および温度を維持しながら供給速度とほぼ等
速度で反応液を抜き出し、滞留時間1時間で連続的に5
時間反応させた。供給液全体における、シクロヘキサン
の濃度は94.6重量%、シクロヘキサノンの濃度は
5.1重量%、N−ヒドロキシフタルイミドの濃度は
0.05重量%(0.0031モル/kg)、オクチル
酸コバルトの濃度は59重量ppm(コバルトとして1
0重量ppm)となる。
の濃度は1.7重量%、シクロヘキサノールの濃度は
4.9重量%、シクロヘキシルヒドロペルオキシドの濃
度は0.6重量%、アジピン酸の濃度は0.2重量%で
あり、シクロヘキサンの転化率は2.1%、シクロヘキ
サノン、シクロヘキサノールおよびシクロヘキシルヒド
ロペルオキシドの合計収率は1.9(選択率88.2
%)、アジピン酸の収率は0.1%(選択率5.6%)
であった。
良く効率的に酸素酸化することができ、対応する酸化生
成物として各種含酸素有機化合物を生産性良く製造する
ことができる。
Claims (5)
- 【請求項1】有機基質を、N−ヒドロキシ環状イミド、
遷移金属化合物および酸素含有ガスと共に反応系内に供
給しながら、連続式反応により酸化するに際し、反応系
内にN−ヒドロキシ環状イミドをその供給濃度より高い
濃度で含む液を存在させることを特徴とする有機基質の
酸化方法。 - 【請求項2】有機基質が炭化水素類またはアルコール類
である請求項1記載の酸化方法。 - 【請求項3】有機基質を請求項1記載の方法で酸化する
含酸素有機化合物の製造方法。 - 【請求項4】有機基質が炭化水素類であり、含酸素有機
化合物がケトン類、アルコール類、ヒドロペルオキシド
類およびカルボン酸類から選ばれた少なくとも1種であ
る請求項3記載の製造方法。 - 【請求項5】有機基質がアルコール類であり、含酸素有
機化合物がケトン類およびカルボン酸類から選ばれた少
なくとも1種である請求項3記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001044752A JP2002249450A (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | 有機基質の酸化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001044752A JP2002249450A (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | 有機基質の酸化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002249450A true JP2002249450A (ja) | 2002-09-06 |
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ID=18906684
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001044752A Withdrawn JP2002249450A (ja) | 2001-02-21 | 2001-02-21 | 有機基質の酸化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002249450A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006248951A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Daicel Chem Ind Ltd | 脂肪族飽和カルボン酸の製造法 |
US10005718B2 (en) | 2014-02-07 | 2018-06-26 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Catalyst, and method for producing oxidation product |
CN109456167A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-12 | 福州大学 | 一种使用微通道反应器由环己酮合成己二酸的方法 |
-
2001
- 2001-02-21 JP JP2001044752A patent/JP2002249450A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006248951A (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Daicel Chem Ind Ltd | 脂肪族飽和カルボン酸の製造法 |
US10005718B2 (en) | 2014-02-07 | 2018-06-26 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Catalyst, and method for producing oxidation product |
CN109456167A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-12 | 福州大学 | 一种使用微通道反应器由环己酮合成己二酸的方法 |
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