JP2003064006A - オレフィン化合物の酸化生成物の製造法 - Google Patents

オレフィン化合物の酸化生成物の製造法

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JP2003064006A
JP2003064006A JP2001258537A JP2001258537A JP2003064006A JP 2003064006 A JP2003064006 A JP 2003064006A JP 2001258537 A JP2001258537 A JP 2001258537A JP 2001258537 A JP2001258537 A JP 2001258537A JP 2003064006 A JP2003064006 A JP 2003064006A
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olefin compound
catalyst
reaction
oxidation product
cyclohexene
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Masahiko Furuya
方彦 古谷
Hitoshi Nakajima
斉 中嶋
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Asahi Kasei Corp
Noguchi Institute
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Asahi Kasei Corp
Noguchi Institute
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分子状酸素を酸化剤とし、さらに触媒を用い
て穏和な条件でオレィン化合物から高い選択率でその酸
化生成物を製造する方法の提供。 【解決手段】 オレフィン化合物を分子状酸素により酸
化し、該オレフィン化合物の酸化生成物を製造するに際
して、ポリアニオンがタングステンからなるポリ酸の塩
触媒存在下で反応させることを特徴とするオレフィン化
合物の酸化生成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子状酸素を酸化
剤に用いるオレフィン化合物の酸化生成物の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】オレフィン類の液相酸化方法として過酸
化水素や有機の過酸化物を酸化剤として用いる方法は広
く知られている。また酸化剤として分子状の酸素を用い
る方法は最も理想的な方法であって、J.A.C.
S.,107(1985),Chemistry Lett.,81
(1999)等には触媒として遷移金属メタルポルフィ
リンを用いる方法が、J.Org.Chem.,61,4520(1
996)等にはフタルイミドと遷移金属錯体を用いる方
法が、またNature,388,No24,353(199
7)にはRu置換ポリオキシメタレート触媒を用いる方
法等が提案されている。また特開平5−213917号
公報には銅、コバルト等1置換ケギン構造のポリ原子が
タングステンからなるヘテロボリ酸オニウム塩を用い酸
化する方法が開示されている。しかしながら上記の方法
は触媒が劣化し易いとか、触媒的に反応が進行しないと
か触媒当たりの酸化生成物収量が不十分であるといった
問題を有している。また、目的とする酸化生成物の選択
性も十分でないといった問題を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】即ち、本発明は分子状
酸素を酸化剤とし、さらに触媒を用いて触媒が変質・分
解することなく穏和な条件でオレィン化合物から高い選
択率でその酸化生成物、特に二重結合部位の酸化生成物
を製造する方法の提供を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
鋭意検討した結果、特定の構造を有するポリ酸を用いた
場合に効果を奏することを見出し本発明を完成した。即
ち、本発明は、 1、オレフィン化合物を分子状酸素により酸化し、該オ
レフィン化合物の酸化生成物を製造するに際して、ポリ
アニオンがタングステンからなるポリ酸の塩触媒存在下
で反応させることを特徴とするオレフィン化合物の酸化
生成物の製造方法。 2、該オレフィン化合物がシクロヘキセンであることを
特徴とする1に記載の製造方法。 3、反応溶媒として芳香族炭化水素を用いることを特徴
とする1または2に記載の製造方法に関する。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
用いる触媒は、ポリアニオンがタングステンのみからな
るイソポリ酸、ヘテロポリ酸(以下、ポリ酸と称する)
の塩であって、ヘテロ元素としてはケイ素、ゲルマニウ
ムまたはリンである。本発明のポリ酸は具体的には下記
式(1)で表される。 (Xkmnz (1) (但し、式中XはSi、Ge、Pから選ばれた元素、k
は0〜2の整数、zは(Xの価数)×k+6×m−2×
n であって、k=0 の時(イソポリ酸) mは1〜
12、nは4〜40の範囲の整数k=1あるいは2の時
(ヘテロポリ酸) mは6〜18、nは18〜62の範
囲の整数である)従って、例えばパラタングステン酸、
メタタングステン酸、タングステン酸、ケイタングステ
ン酸、リンタングステン酸等を挙げることができる。
【0006】これらポリ酸の対カチオンとしては特に制
限はないが、プロトン、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム、セシウム等のアルカリ金属イオン、カルシュウム、
マグネシュウム等のアルカリ土類金属イオン、下式
(2)で示されるアルキルアンモニウムカチオン、アル
キルホスフォニウムカチオン等が挙げられる。アルキル
アンモニウム、アルキルフォスフォニウムは有機有機溶
媒に可溶性を示すため好ましい。 {RL} (2) (但し、R〜R はC〜C20のアルキル基、L
は窒素またはリンを表す。)本発明の酸化反応は分子状
酸素を酸化剤に用いる。本発明の分子状酸素は酸素分子
で存在している物であればよく、純酸素あるいは分子状
酸素を含有する不活性ガス、空気も用いることができ
る。
【0007】本発明は上記の触媒、酸化剤を用いてオレ
フィン化合物を酸化するものである。以下に、本発明に
用いることができるオレフィン化合物について具体的に
説明する。本発明に用いることのできるオレフィン化合
物としては、アルケン類、例えばエチレン、プロピレ
ン、ブテン類、ブタジエン、ペンテン類、ヘキセン類、
ヘプテン、オクテン、ジイソブチレン、ノネン、リモネ
ン、ピネン、ミルセン、ウンデセン、ペンタデセン、オ
クタデセン、ノナデセン、プロピレンの3量体および4
量体が、ポリエン類として鎖状テルペン類、ポリブタジ
エンが、芳香族オレフィン性炭化水素としてはスチレ
ン、メチルスチレン、ジビニルベンゼン、インデン、ス
チルベン等が挙げられる。
【0008】また、脂環式オレフィン性炭化水素とし
て、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテ
ン、シクロオクテン、シクロオクタジエン、シクロデセ
ン、シクロドデカトリエン、ジシクロペンタジエン、メ
チルシクロペンテン、メチルシクロヘキセンビニルシク
ロヘキサン等が置換型オレフィン性炭化水素として、メ
チルアリルケトン等のオレフィンケトン類、塩化アリ
ル、臭化アリル、塩化メタクリル、ジクロロブテン等の
ハロゲン化オレフィン類、アクリル酸、メタクリル酸、
クロトン酸等のオレフィンカルボン酸類、アリルアルコ
ール等のオレフィンアルコール類、アリルアセテート、
アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート等のオ
レフィンエステル類が挙げられるがこれらに限定される
ものではない。
【0009】次に、本発明のオレフィン化合物の酸化反
応条件について説明する。本発明に用いる酸化反応はオ
レフィン化合物を原料として、分子状酸素を酸化剤、ポ
リ酸を触媒に用いる液相酸化反応である。反応温度、反
応圧力はオレフィン化合物の反応性等により異なるが、
反応温度としては通常0〜150℃が、反応圧力は常
圧、あるいは加圧下で行ってもよい。
【0010】本発明では触媒は使用されるオレフィン1
モルに対して、0.00001モル〜0.5モル、好ま
しくは0.0001〜0.1モルが用いられる。酸化剤
の分子状酸素は反応系内を酸素雰囲気にするかあるいは
酸素含有ガスをバブリングで供給することもできるが、
反応系内の酸素分圧が0.01MPa〜5MPaである
ことが好ましく、より好ましくは0.05MPa〜1M
Paである。
【0011】本発明の酸化反応は溶媒を用いることなく
行うこともできるが、通常ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、シロロベンゼン、ジロロベンゼン等の芳香族炭化水
素、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、
等のハロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケト
ン、等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、アセト
ニトリル等のニトリル類、エタノール、プロパノール、
ブタノール等のアルコール類等の溶媒を用いてもかまわ
ない。溶媒を用いる場合は、特にハロゲン化炭化水素
類、芳香族炭化水素類が好ましく用いられる。本発明の
反応は連続的に行っても、回分的に行ってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げて本発明を具
体的に説明する。実施例中の酸化反応の分析は島津製作
所製GC9A型ガスクロマトグラフィを用いて測定し、
酸化生成物の収率は原料のオレフィン基準で示した。
【0013】
【実施例1】50mlのビーカーを用い、蒸留水10g
にタングステン酸ナトリウム2水塩(和光純薬工業製)
1.1gを溶解させた溶液に撹拌下、テトラブチルアン
モニウム硝酸塩(アルドリッチ製)2gを添加し、次い
で硝酸を加えpH4とした。生成した白色沈殿を濾過、
水洗、一夜乾燥し、0.55gの白色粉末状のテトラブ
チルアンモニウム塩を得た。
【0014】上記触媒を用い、シクロオクテンの酸化反
応を下記反応条件でおこなった。50mlフラスコに上
記の調製した触媒44mgを仕込み、酸素ガスで置換後
シクロオクテン90mmol、溶媒としてジクロロエタ
ン15mlとアセトニトリル1mlを添加し、大気圧に
保持し、スターラーにより攪拌、オイルバスにより75
℃に加熱75時間反応させた。反応液をガスクロマトグ
ラフを用い分析したところ、シクロオクテンの転化率2
3%、酸化生成物の選択率はシクロオクテンオキサイド
87%、シクロオクテンノン4%、シクロオクテノール
5%であった。
【0015】
【実施例2】実施例1と同様に、但し、タングステン酸
ナトリウムに替えてケイタングステン酸・25水塩(関
東化学製)1.1gを蒸留水10mlに溶解させた溶液
にテトラブチルアンモニウム硝酸塩1gを添加、生成し
た白色沈殿を濾過、水洗し、次いでこれをアセトニトリ
ル4mlに溶解させた。これを濾過し、濾液を水200
ml中に添加、生成沈殿を濾過、風乾し、0.48gの
白色粉末状のテトラブチルアンモニウム塩を得た。
【0016】これを触媒として、実施例1と同様にシク
ロオクテンの酸化反応を行った。結果はシクロオクテン
の転化率は25%、シクロオクテンオキサイドの選択率
89%、シクロオクテノン4%,シクロオクテノール5
%であった。
【0017】
【実施例3】実施例1と同様に、但し、タングステン酸
ナトリウムに替えてタングステン酸アンモニウムパラ5
水物(和光純薬工業製)1gを蒸留水30mlに溶解さ
せた溶液にテトラブチルアンモニウム硝酸塩1gを添
加、次いで硝酸でpH3.5に調製、生成した白色沈殿
を濾過、水洗し、風乾し、0.31gの白色粉末状のテ
トラブチルアンモニウム塩を得た。この粉末はアセトニ
トリルに可溶であった。
【0018】これを触媒として、実施例1と同様にシク
ロオクテンの酸化反応を行った。結果はシクロオクテン
の転化率は33%、シクロオクテンオキサイドの選択率
91%、シクロオクテノン4%,シクロオクテノール4
%であった。反応後、溶媒、未反応シクロオクテン等を
流出除去し、次いで真空下(133Pa),120℃で
乾燥し、触媒を回収した。この触媒を用い再び同一条件
で酸化反応を行った結果、シクロオクテンの転化率34
%、シクロオクテンオキサイドの選択率90%、シクロ
オクテノン4%,シクロオクテノール4%であっり、触
媒性能は維持されていた。
【0019】
【実施例4】実施例1と同様に、但し、タングステン酸
ナトリウムに替えてリンタングステン酸アンモニウム3
水和物(和光純薬工業製)パラタングステン酸アンモニ
ウム5水塩1gを蒸留水30mlに溶解させた溶液にテ
トラブチルアンモニウム硝酸塩1gを添加、次いで硝酸
でpH3.5に調製、生成した白色沈殿を濾過、水洗
し、風乾し、0.31gの白色粉末のテトラブチルアン
モニウム塩を得た。この粉末はアセトニトリルに可溶で
あった。
【0020】これを触媒として、実施例1と同様にシク
ロオクテンの酸化反応を行った。結果はシクロオクテン
の転化率は33%、シクロオクテンオキサイドの選択率
90%、シクロオクテノン3%,シクロオクテノール4
%であった。
【0021】
【実施例5】実施例3で調製した触媒を用いシクロヘキ
センの酸化反応をおこなった。反応はシクロオクテンに
替えてシクロヘキセンを用いる以外は実施例1と同様の
方法で実施した。結果はシクロヘキセンの転化率35
%,酸化生成物の選択率はシクロヘキセンオキサイド1
8%,シクロヘキサノン31%,シクロヘキサノール3
0%,シクロヘキサンジオール2%、シクロヘキセニル
ハイドロパーオキサイド14%であった。
【0022】
【実施例6】実施例4で調製した触媒を用いシクロヘキ
センの酸化反応をおこなった。反応はシクロオクテンに
替えてシクロヘキセンを用いる以外は実施例1と同様の
方法で実施した。結果はシクロヘキセンの転化率32
%,酸化生成物の選択率はシクロヘキセンオキサイド1
6%,シクロヘキサノン32%,シクロヘキサノール2
7%,シクロヘキサンジオール1%、シクロヘキセニル
ハイドロパーオキサイド23%であった。
【0023】
【実施例7】実施例3で調製した触媒を用いシクロヘキ
センの酸化反応をおこなった。反応はシクロオクテンに
替えてシクロヘキセンを用い溶媒をジクロロメタンに替
えてトルエンを用いる以外は実施例1と同様の方法で実
施した。結果はシクロヘキセンの転化率45%,酸化生
成物の選択率はシクロヘキセンオキサイド35%,シク
ロヘキサノン19%,シクロヘキサノール24%,シク
ロヘキサンジオール5%、シクロヘキセニルハイドロパ
ーオキサイド14%であった。
【0024】反応後、溶媒、未反応シンロヘキセン等を
流出除去し、次いで真空下(133Pa)120℃で乾
燥し触媒を回収した。回収触媒を用い再びシクロヘキセ
ンの酸化反応を同様に行った。結果シクロヘキセンの転
化率44%,酸化生成物の選択率はシクロヘキセンオキ
サイド33%,シクロヘキサノン20%,シクロヘキサ
ノール24%,シクロヘキサンジオール 6%、シクロ
ヘキセニルハイドロパーオキサイド 15%であり、触
媒性能の低下は見られなかった。
【0025】
【実施例8】実施例3で調製した触媒を用いシクロヘキ
センの酸化反応をおこなった。反応はシクロオクテンに
替えてシクロヘキセンを用い溶媒をジクロロメタンに替
えてクロロベンゼンを用いる以外は実施例1と同様の方
法で実施した。結果はシクロヘキセンの転化率50%,
酸化生成物の選択率はシクロヘキセンオキサイド31
%,シクロヘキサノン22%,シクロヘキサノール26
%,シクロヘキサンジオール5%、シクロヘキセニルハ
イドロパーオキサイド13%であった。
【0026】
【発明の効果】本発明の方法によればオレフィン化合物
を分子状酸素を用い、穏和な条件で容易にオレフィン酸
化生成物を高い選択率で製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 49/403 C07C 49/403 A 49/413 49/413 407/00 407/00 409/14 409/14 C07D 301/06 C07D 301/06 303/06 303/06 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 Fターム(参考) 4C048 AA02 AA04 BB01 BC01 CC01 XX02 4H006 AA02 AC40 AC41 AC44 BA02 BA14 BA30 BA33 BB11 BB12 BE30 4H039 CA60 CA62 CA63 CA64 CC30 CC50

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オレフィン化合物を分子状酸素により酸
    化し、該オレフィン化合物の酸化生成物を製造するに際
    して、ポリアニオンがタングステンからなるポリ酸の塩
    触媒存在下で反応させることを特徴とするオレフィン化
    合物の酸化生成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 該オレフィン化合物がシクロヘキセンで
    あることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 反応溶媒として芳香族炭化水素を用いる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。
JP2001258537A 2001-08-28 2001-08-28 オレフィン化合物の酸化生成物の製造法 Withdrawn JP2003064006A (ja)

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