JP2005015382A - Method for producing alicyclic oxime - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an alicyclic oxime, by which the alicyclic oxime, especially cyclohexanone oxime, can be produced in high selectivity, high activity and high productivity. <P>SOLUTION: This method for producing the alicyclic oxime is characterized by oxidizing an alicyclic primary amine with molecular oxygen in the presence of a phenolic chain transfer agent in a liquid phase. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&amp;NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環状脂肪族第一級アミンを液相中で酸化させて、対応する環状脂肪族オキシム、特に、シクロヘキサノンオキシムを高選択率、高活性、かつ、高生産性で製造する方法に関するものである。
得られる環状脂肪族オキシムは、樹脂添加剤、酸化防止剤等として有用な化合物であり、その他にも、医薬、農薬などの中間原料として有用である。特に、環状脂肪族第一級アミンがシクロヘキシルアミンである場合には、対応する環状脂肪族オキシムとしてシクロヘキサノンオキシムが得られる。シクロヘキサノンオキシムは、ナイロン−6の原料であるε−カプロラクタムの中間体として有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】
環状脂肪族オキシムは、樹脂添加剤、酸化防止剤等として有用な化合物であり、その他にも、医薬、農薬などの中間原料として有用である。特に、環状脂肪族第一級アミンがシクロヘキシルアミンである場合には、対応する環状脂肪族オキシムとしてシクロヘキサノンオキシムが得られる。シクロヘキサノンオキシムは、ナイロン−6の原料であるε−カプロラクタムの中間体として有用な化合物である。
【0003】
シクロヘキサノンオキシムの従来公知の製造方法としては、例えば、酸化剤として過酸化水素を用いる方法は、(1)Mo、W及びUからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含む触媒の存在下にて行う方法([特許文献1]米国特許第2,706,204号)、(2)チタンシリカライト、或いはバナジウムシリカライトを触媒として用いる方法([非特許文献1]TETRAHEDRON,51(41),11305,ELSEVIERSCIENCE PRESS、オランダ国、1995、及び[非特許文献2]CATAL.LETT.,28(2−4),263,KLUWER PUBLISHERS、1994、オランダ国)、酸化剤に有機ヒドロペルオキシドを用いる方法としては、(3)Ti、V、Cr、Se、Zr、Nb、Mo、Te、Ta、W、Re、及びUからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を含む触媒の存在下にて行う方法([特許文献2]米国特許第3,960,954号)等が挙げられる。
【0004】
また、酸化剤に分子状酸素を用いる方法としては、(4)SiOゲル、γ−Alを含み、所望によりWOと組み合わせた固体触媒の存在下にて気相中で行う方法([特許文献3]米国特許第4,337,358号、[特許文献4]同第4,504,681号)、(5)γ−Al、SiO又はハイドロタルサイトと共に酸化タングステンを含有する固体触媒の存在下にて気相中で行う方法([非特許文献3]JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS A ;CHEMICAL 160,393−402,2000及び、[非特許文献4]PETROLEUM AND COAL 41,177―180,1999)、(6)第三級アルコールの存在下に、好ましくはアンモニアガスを存在させ、タングステン酸、リンタングステン酸、モリブデン酸、セレン酸、亜セレン酸等の触媒を用いて液相で反応させる方法([特許文献5]特公昭47−25324号公報に記載の方法)、(7)周期律表の第4族(Ti、Zr及びHf)に属する少なくとも1種の元素の化合物の存在下にて液相中で行う方法([特許文献6]日本国特開平2−295956号公報([特許文献7]EP395046に対応))等が挙げられる。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第2,706,204号明細書
【非特許文献1】
TETRAHEDRON,51(41),11305,ELSEVIERSCIENCE PRESS,オランダ国、1995
【非特許文献2】
CATAL.LETT.,28(2〜4),263,KLUWER PUBLISHERS,1994
【特許文献2】
米国特許3,960,954号明細書
【特許文献3】
米国特許4,337,358号明細書
【特許文献4】
米国特許第4,504,681号
【非特許文献3】
JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS A;CHEMICAL 160,393〜402、2000
【非特許文献4】
PETROLEUM AND COAL 41,177〜180,1999
【特許文献5】
特公昭47−25324号公報
【特許文献6】
特開平02−295956号公報
【特許文献7】
欧州特許395046号明細書
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの公知の方法においては、例えば、上記(1)−(3)の方法では、酸化剤として高価な過酸化水素又は有機ヒドロペルオキシドを用いる問題点があり、さらに工業的に実施する際には、酸化剤の取り扱いに関わる既知の操作上の危険性を伴う。また、有機ヒドロペルオキシドを用いる場合には、ヒドロペルオキシドの還元に由来する生成物が反応液に含まれる為、分離及び精製操作が煩雑になる等の問題がある。
上記の問題を解決する為に、空気又は酸素等の分子状酸素を酸化剤として用いる上記(4)−(7)の方法が提案されている。
【0007】
(4)、(5)の方法は、反応温度120−250℃の比較的過酷な気相の操作条件を用いている。本発明者等の検討によれば、反応温度160℃以上の気相の操作条件においては、触媒の表面にタール状副生成物及び高沸点の有機炭素質が蓄積し、触媒が容易に失活する、という問題点を有していることが分かった。また、生成するシクロヘキサノンオキシムの選択率は60モル%程度と低く、反応空間当たりの反応量、すなわち生産性が低いという問題も有している。
環状脂肪族第一級アミンの酸化反応は発熱反応であると同時に、目的生成物であるオキシム類は熱的に不安定であることが知られている。本酸化反応を工業的に実施する上では、反応除熱が容易な液相反応は気相反応に対して有利であり、かつ、生成オキシムの逐次分解を抑制しうる温和な低温条件において液相下で反応させる製造方法が望まれていた。
【0008】
(6)、(7)の方法は、液相条件にて反応温度50−150℃の比較的温和な条件で反応を実施している。(6)の方法は、反応溶媒としてt−ブタノール、触媒としてリンタングステン酸を用いる反応例が示されている。しかしながら、シクロヘキサノンオキシムの収率は数モル%程度と低い。(7)の方法は、触媒としてチタン化合物を用い、反応溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、t−ブタノール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、トリエチルアミン、水を用いる反応例が示されている。しかしながら、生成するオキシムの選択率は約30−50モル%と低く、また生産性も低いという問題点を有している。
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決し、高選択率、高転化率、かつ、高生産性で環状脂肪族第一級アミンから環状脂肪族オキシムを製造する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、環状脂肪族第一級アミンを、液相中で分子状酸素により反応させて環状脂肪族オキシムを製造する際に、フェノール系連鎖移動剤、又はフェノール系連鎖移動剤及び種々の金属、金属酸化物、金属塩、或いは有機金属化合物からなる触媒の存在下で反応させることを特徴とする環状脂肪族オキシムの製造方法である。
本発明によれば、環状脂肪族オキシムを高選択率、高活性、かつ、高生産性で得ることができ、また、酸化剤として分子状酸素を用いることで過酸化物の取扱いに関わる操作上の危険性を回避でき、比較的簡単な操作で環状脂肪族オキシムを工業的に製造することが可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、環状脂肪族第一級アミンを酸化させて環状脂肪族オキシムを製造する方法である。本発明で用いる環状脂肪族第一級アミンとしては、飽和の環状脂肪族第一級アミンが好ましい。例えば、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘプチルアミン、シクロドデカニルアミン等を用いることができる。シクロヘキシルアミンからはシクロヘキサノンオキシム、シクロオクチルアミンからはシクロオクタノンオキシム、シクロペンチルアミンからはシクロペンタノンオキシム、シクロドデカニルアミンからはシクロドデカノンオキシムを製造することができる。また、環状脂肪族残基が反応条件下で不活性な置換基、例えば、アルキル基で置換された構造の環状脂肪族第一級アミン、例えば、メチルシクロヘキシルアミン等を用いることもできる。
【0011】
本発明で用いる環状脂肪族第一級アミンとしては、シクロヘキシルアミンが最も好ましい。シクロヘキシルアミンの製造方法としては、例えば、シクロヘキセンとアンモニアによる直接アミノ化反応(特開昭57−4948号公報、特開昭64−75453号公報、特開平9−194438号公報、特開平10−72409号公報、特開平10−291968号公報等に記載の方法)にて製造されたもの、シクロヘキサノールとアンモニアによるアミノ化反応(例えば特公昭41−7575号公報、特公昭51−41627号公報、特公昭51−32601号公報、特開平6−1758号公報等に記載の方法)にて製造されたもの、又はアニリン、ニトロベンゼン、ニトロシクロヘキサン等の水素化反応による公知の方法で製造されたものを用いることができる。
【0012】
シクロヘキシルアミンの純度としては、例えば、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、ジシクロヘキシルアミン、ニトロシクロヘキサン、N−シクロヘキシリデン−シクロヘキシルアミン等、シクロヘキシルアミンの各々の製造方法に由来する微量の有機化合物、又は微量の水を含んでいてもよい。環状脂肪族第一級アミンの純度は、通常、95重量%以上、好ましくは98重量%以上である。
本発明においては、フェノール系連鎖移動剤またはフェノール系連鎖移動剤及び種々の金属、金属酸化物、金属塩、或いは有機金属化合物からなる触媒の存在下で液相酸化を行わせる。
本発明のようなフェノール系連鎖移動剤の存在下で液相酸化を行わせることにより、環状脂肪族第一級アミンの部分酸化反応の選択率及び活性に極めて有利な反応系とすることができる。
【0013】
本発明でいう連鎖移動剤とは、生長ラジカルとの連鎖移動反応によって安定ラジカルが生成可能なものをいい、用いるフェノール系連鎖移動剤としては、公知のフェノール系化合物が使用できる。例えば、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、モノ−t−ブチルハイドロキノン、カテコール、p−t−ブチルカテコール、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,4−ジ−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル−4,6−ジメチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,4,6−トリ−t−ブチルフェノール、n−オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、
【0014】
3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5・5)ウンデカン、トリエチレングリコールビス(3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス(メチレン(3,5−ジ−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、2,4,6−トリ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(6−シクロヘキシル−4−メチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェノール)、
【0015】
2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,4−ビス((オクチルチオ)メチル)−o−クレゾール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン等が挙げられる。
【0016】
フェノール系連鎖移動剤の市販品としては、イルガノックス1010、1035、1076、1135、1141、1330、245(チバスペシャリティケミカルズ社製)、スミライザーBHT、BP−76、MDP−S、S、BBM−S、WX−R、BP−101、GA−80(住友化学社製)、アデカスタブAO−20、AO−30、AO−40、AO−50、AO−60、AO−70、AO−75、AO−80、AO−330(旭電化社製)等が入手できる。
【0017】
本発明で用いるフェノール系連鎖移動剤としては、特に、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、カテコール、イルガノックス1010(ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート])が好ましい。
フェノール系連鎖移動剤の使用量としては、環状脂肪族第一級アミン1モルに対し、通常、0.001〜1モル、好ましくは0.005〜0.5モルの範囲である。フェノール系連鎖移動剤は、通常、原料である環状脂肪族第一級アミンが含まれる反応系中に溶解させ、一括添加、分割または連続的に供給する。
【0018】
本発明における触媒としては、種々の金属、金属酸化物、金属塩、或いは有機金属化合物が使用できるが、1991年改定版周期律表第4、5、6及び7族に属する元素、アルミニウム、シリコン及びセレンからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む触媒を用いることが好ましい。本発明で用いられる周期律表第4、5、6及び7族に属する元素としては、例えば、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましい。触媒は、1種類の金属単独、他の金属を含むもの、或いは金属酸化物、有機酸塩、無機酸塩、ハロゲン化物、錯体、およびヘテロポリ酸又はその塩等の各種化合物、さらにこれらが適当な触媒担体に担持されたものであってもよい。触媒担体としては、活性炭、SiO、Al、SiO/Al、TiO、ZrO、ZnO、硫酸バリウム、炭酸カリウム、ケイソウ土、ゼオライト等を用いることができる。
【0019】
本発明の触媒を調製する方法としては、公知の触媒調製法、例えば、吸着法、含浸法、共沈法、ゾル−ゲル法等を用いて調製することができる。
本発明における液相酸化反応は、無溶媒または溶媒中で行われる。溶媒を用いる場合、溶媒種としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール等の炭素数1−10の第一級、第二級又は第三級アルコール;アセトニトリル、ベンゾニトリル等の二トリル化合物;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素;n−ヘキサン、シクロヘキサン等の炭素数6−10の脂肪族、脂環式炭化水素;ジメチルホルムアミド;ジメチルスルホキシド;トリエチルアミン;ジメトキシエタン;ジオキサン;ジグリム;水等を用いることができる。上記いずれの溶媒とも、単独もしくは2種以上からなる混合物としても使用することができる。溶媒の存在下にて操作する場合の環状脂肪族第一級アミンの濃度は、溶媒と環状脂肪族第一級アミンとの合計重量に対して、通常、1〜95重量%、好ましくは、5〜70重量%である。
【0020】
本発明における環状脂肪族第一級アミンの酸化反応は、液相中で固定床、又は懸濁床で連続式、又はバッチ式に行うことができる。
本発明の方法では、環状脂肪族アミンを触媒の存在下、分子状酸素と反応させる方法が用いられる。分子状酸素は、通常、空気、又は窒素及びヘリウムなどの不活性気体との混合物の形態で用いられ、酸素濃度としては、2〜23体積%の濃度範囲で用いることが好ましく、より好ましくは3〜11体積%の範囲で用いることができるが、酸素濃度は反応系内が爆発組成をとらない範囲が好ましい。
【0021】
本発明の方法は、環状脂肪族第一級アミンの酸化反応を液相中で行うことを特徴とする。したがって、気体として反応系内に導入される分子状酸素は反応条件下において、任意の濃度にて触媒が存在している液相中に溶解していることが必要である。例えば、減圧又は常圧下で反応基質、生成物又は溶媒の混合液が還流状態となる温度条件で酸素含有気体を導入した際は、液相中に溶解する酸素量は極めて少ないため、好ましくない。酸素を液相中に任意の濃度で溶解せしめる方法としては、常圧を越えた加圧条件下において、酸素含有気体を液相と接触させる方法が好ましい。
【0022】
この際、反応系内の全圧としては、例えば、酸素と不活性気体の混合気体を用いて回分反応を実施する際には、用いる触媒及び反応条件により、所望とする基質アミンの反応量、つまり、反応に要する酸素量を考慮した上で、任意の酸素濃度を有する不活性気体との混合気体を所望の全圧にて供給し反応させればよい。反応系内の全圧は、通常、0.1〜20MPa、好ましくは1〜10MPaの範囲である。
【0023】
分子状酸素含有気体の供給方法としては、例えば、回分式の混合撹拌槽型反応器を用いる場合には、分子状酸素含有気体を反応系内に形成される液相部に直接吹き込んでもよいし、液相部と接触して存在する気相部に導入してもよい。
反応によって消費される分子状酸素の補給は、任意の気相酸素分圧を保持させるように連続的又は断続的に、純酸素、空気又は希釈酸素ガスを反応系に供給することができる。この他にも、例えば、回分式反応を実施する際には、目的とする基質アミンの反応量に対して、予め、十分な酸素量を保持する酸素含有気体を導入した後、消費酸素の補給を行うことなく目的の反応率に達するまで任意の時間、反応を継続させることもできる。
【0024】
本発明における反応温度は、通常50−150℃が好ましく、より好ましくは60−145℃、最も好ましくは80−140℃の範囲で行われる。150℃を越えて高温になると生成するオキシムの逐次分解又は逐次酸化反応が進行し、高沸点状の副生物が増加することでオキシムへの反応選択性が低下する傾向があり、50℃未満の低温では、反応速度が低下する傾向がある。
反応時間としては、目的とする環状脂肪族オキシムの選択率や収率の目標値を定め、適宜選択すればよく、通常、数秒ないし数時間である。
【0025】
触媒の量に関しては、用いる触媒種によっても異なり、所望の触媒効果が得られる量であればよく、通常、環状脂肪族第一級アミンに対して重量比で0.0001/1〜100/1、好ましくは0.001/1〜50/1の範囲である。
本発明における酸化反応においては、触媒種や反応条件により異なるが、環状脂肪族第一級アミンとしてシクロヘキシルアミンを用いた場合、通常、目的生成物であるシクロヘキサノンオキシムの他に副生物として、少量のシクロヘキサノン、N−シクロヘキシリデンシクロヘキシルアミン、ニトロシクロヘキサン等が生成する。生成したシクロヘキサノンオキシムは、触媒を分離した反応器中の反応混合物から慣用の手段、例えば、蒸留又は抽出などによって回収され、必要によりさらなる分離手段により所望の純度にすることができる。通常、未反応シクロヘキシルアミンは、反応容器に再循環するのが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
次に、実施例及び比較例によって本発明を説明する。
【0027】
【実施例1】
(触媒の調製)
市販のγ−アルミナ(比表面積:282m/g)を120℃にて一夜乾燥し、担体として用いた。パラタングステン酸アンモニウム5水和物1.4gを60gの水に溶解した後、乾燥したγ−アルミナ10gを添加して懸濁溶液とした。
この懸濁溶液をガラスフラスコに入れ、ロータリーエバポレーターに設置し、常圧下に温度90℃のオイルバスに浸して1.5時間ゆっくり攪拌混合してスラリーを得た。次いで、スラリーを濃縮乾固処理し、得られた粉体をガラス製の管状炉に入れ、常圧下、空気を供給しながら500℃にて4時間焼成し、酸化タングステンがアルミナに担持されている固体粉末を得た。得られた固体粉末のタングステン含有量は約9重量%であった。
【0028】
(シクロヘキシルアミンの酸化反応)
次に、上記で得た触媒0.1g、シクロヘキシルアミン3.0g、フェノール系連鎖移動剤としてハイドロキノン0.03gをマグネチックスターラーを備えたSUS316製の高圧オートクレーブ式反応器(総容量100ml)に仕込み、オートクレーブを閉じて、系内を窒素ガスで置換した後、7%の酸素を含有する窒素の混合ガスを気相部に導入し、系内全圧を5MPaまで昇圧した。次いで、オイルバスに反応器を固定し、撹拌下に反応温度を120℃として2時間反応させた。
【0029】
冷却後、残留圧を除いて、オートクレーブを開放し、内容物をエタノールで希釈した後、触媒を濾別し、濾液をガスクロマトグラフィーによって分析した。
シクロヘキシルアミンの転化率は32.0モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は80.4モル%であった。
これは、従来の技術のところに記載した(4)−(7)に比べて、シクロヘキサノンオキシムの選択率及び活性において大きく優れていることは明白である。また、本実施例における反応空間当たりのシクロヘキサノンオキシムの生成量(生産性)は、0.13kg/L−反応空間体積・時間となり、従来技術と比較して、生産性が大幅に向上していることが明白である。
【0030】
【実施例2】
フェノール系連鎖移動剤として、カテコール0.03gを用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は29.7モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は80.5モル%であった。
【0031】
【実施例3】
フェノール系連鎖移動剤として、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.03gを用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は28.3モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は79.8モル%であった。
【0032】
【実施例4】
フェノール系連鎖移動剤として、チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガノックス1010(ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート])0.03gを用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は32.7モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は82.0モル%であった。
【0033】
【実施例5】
反応温度を100℃とした以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は13.0モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は82.6モル%であった。
【0034】
【実施例6】
触媒を用いなかった以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は11.5モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は25.4モル%であった。
【0035】
【実施例7】
溶媒として、t−ブタノール12gを用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は8.3モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は75.1モル%であった。
【0036】
【実施例8】
市販のシリカ(比表面積:300m/g)を120℃にて一夜真空乾燥し、担体として用いた。メタタングステン酸アンモニウム1.3gを50gの水に溶解した後、乾燥したシリカ10gを添加して懸濁溶液とした。この懸濁溶液を用いて、実施例1と同様に固体粉末を調製し、酸化タングステンがシリカに担持されている固体粉末を得た。こうして得られた固体粉末0.1gを触媒として用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は27.4モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は79.4モル%であった
【0037】
【実施例9】
市販のジルコニウムテトラノルマルプロポキシドとチタニウムテトライソプロポキシドを、これらアルコキシドの合計量に対して約2.5倍モル量のヘキシレングリコールに溶解し、ガラス反応器中で攪拌混合しながら、120℃のオイルバス中で3時間処理した。次いでオイルバス温度を90℃とし、攪拌下に、エタノール水溶液を、エタノール水溶液中の水の量がアルコキシドの合計量に対して4倍モルとなる量を滴下して加水分解を行い、ゲル状の生成物を得た。
【0038】
生成したゲルを一夜熟成させた後、130℃で真空乾燥させ、乾燥したゲルをガラス製管状炉に入れ、常圧下で空気を供給しながら550℃にて5時間焼成処理を実施し、白色のジルコニア−チタニア複合酸化物を得た。得られた複合酸化物のZr/Ti原子比は約1.0であった。こうして得られたジルコニア−チタニア複合酸化物を担体として用いた以外は、実施例1と同様にして触媒を調製し、酸化タングステンとジルコニア−チタニア複合酸化物を含有する固体粉末を得た。得られた固体粉末のW/(Ti+Zr)原子比は約0.08であった。こうして得られた固体粉末0.1gを触媒として用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は27.5モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は78.7モル%であった
【0039】
【実施例10】
市販のγ−アルミナ(比表面積:282m/g)を120℃にて一夜真空乾燥した。蓚酸水素ニオブ10.7gを45g蓚酸水溶液に溶解した後、乾燥したγ−アルミナ10gを滴下して懸濁溶液とした。この懸濁溶液をガラスフラスコに入れ、ロータリーエバポレーターに設置し、常圧下に温度90℃のオイルバスに浸して1.5時間ゆっくり攪拌混合させてスラリーを得た。次いで得られたスラリーを濃縮乾固処理し、得られた凝集乾燥物を更に120℃にて一夜乾燥させた。次いで、得られた粉体をガラス製の管状炉に入れ、常圧下、空気を供給しながら500℃にて4時間焼成処理を実施し、酸化ニオブがアルミナに担持されてなる固体粉末を得た。得られた固体粉末のニオブ含有量は約9重量%であった。こうして得られた固体粉末0.1gを触媒として用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は29.1モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は78.5モル%であった
【0040】
【実施例11】
市販のタンタルペンタエトキシド0.52gと市販のチタニウムテトライソプロポキシド10.5gをガラスビーカーに入れて混合し、均一な混合アルコキシド溶液を調製した。次いで、脱イオン水13.8gをガラス棒で攪拌しながら少量ずつ滴下してゲル状の生成物を得た。ゲル状生成物を室温で約4時間風乾した後、さらに120℃にて一夜真空乾燥させた。次いで、乾燥したゲルをガラス製管状炉に入れ、常圧下、空気気流下で400℃にて4時間焼成処理を実施し、酸化ニオブとチタニアを含有する固体粉末を得た。得られた固体粉末のNb/Ti原子比は約0.035であった。こうして得られた固体粉末0.1gを触媒として用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は24.3モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は75.1モル%であった。
【0041】
【実施例12】
市販のチタニウムテトライソプロポキシド10.5gをガラスビーカーに入れ、ガラス棒で攪拌しながら、脱イオン水13.8gを少量づつ滴下してゲル状の生成物を得た。生成したゲルを一夜熟成させた後、130℃で真空乾燥させ、乾燥したゲルをガラス製管状炉に入れ、減圧下で空気を供給しながら550℃にて5時間焼成処理を実施し、白色のチタニア粉末を得た。こうして得られたチタニア粉末0.1gを触媒として用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は31.2モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は80.1モル%であった。
【0042】
【比較例1】
フェノール系連鎖移動剤を用いなかった以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は21.8モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は78.1モル%であった。反応空間当たりのシクロヘキサノンオキシムの生産量(生産性)は、0.08kg/L−反応空間体積・時間であった。
【0043】
【比較例2】
反応温度を100℃とした以外は、比較例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は3.4モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は70.8モル%であった。
【0044】
【比較例3】
フェノール系連鎖移動剤を用いず、溶媒としてt−ブタノール12gを用いた以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は3.1モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は52.7モル%であった。
【0045】
【比較例3】
触媒及びラジカル開始剤を用いなかった以外は、実施例1と同様にして反応を行った。その結果、シクロヘキシルアミンの転化率は0.7モル%であり、シクロヘキサノンオキシムの選択率は14.4モル%であった。
【0046】
【発明の効果】
本発明により、環状脂肪族第一級アミンを、フェノール系連鎖移動剤又はフェノール系連鎖移動剤及び触媒の存在下、分子状酸素により液相中で反応させて環状脂肪族オキシムを製造するに際し、温和な温度条件にてオキシムを高選択率、高活性、かつ、高生産性で得ることができる。加えて、酸化剤として、分子状酸素を用いることで、過酸化物の取り扱いに関わる操作上の複雑さを回避でき、比較的簡単な操作で環状脂環族オキシムを工業的に製造することが可能である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a corresponding cycloaliphatic oxime, particularly cyclohexanone oxime, with high selectivity, high activity, and high productivity by oxidizing a cycloaliphatic primary amine in a liquid phase. It is.
The obtained cycloaliphatic oxime is a compound useful as a resin additive, an antioxidant and the like, and is also useful as an intermediate material for pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like. In particular, when the cycloaliphatic primary amine is cyclohexylamine, cyclohexanone oxime is obtained as the corresponding cycloaliphatic oxime. Cyclohexanone oxime is a useful compound as an intermediate of ε-caprolactam, which is a raw material for nylon-6.
[0002]
[Prior art]
Cycloaliphatic oximes are useful compounds as resin additives, antioxidants, and the like, and are also useful as intermediate materials for pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. In particular, when the cycloaliphatic primary amine is cyclohexylamine, cyclohexanone oxime is obtained as the corresponding cycloaliphatic oxime. Cyclohexanone oxime is a useful compound as an intermediate of ε-caprolactam, which is a raw material for nylon-6.
[0003]
As a conventionally known method for producing cyclohexanone oxime, for example, a method using hydrogen peroxide as an oxidizing agent is (1) in the presence of a catalyst containing at least one metal selected from the group consisting of Mo, W and U. ([Patent Document 1] US Pat. No. 2,706,204), (2) A method using titanium silicalite or vanadium silicalite as a catalyst ([Non-Patent Document 1] TETRAHEDRON, 51 (41), 11305, ELSEVIERSCIENCE PRESS, Netherlands, 1995, and [Non-patent Document 2] CATAL. LETT., 28 (2-4), 263, KLUWER PUBLISHERS, 1994, Netherlands), as a method of using an organic hydroperoxide as an oxidizing agent. (3) Ti, V, Cr, Se, Zr, N , Mo, Te, Ta, W, Re, and U in the presence of a catalyst containing at least one metal selected from the group consisting of U (U.S. Pat. No. 3,960,954) Etc.
[0004]
In addition, as a method of using molecular oxygen as an oxidizing agent, (4) a method of performing in a gas phase in the presence of a solid catalyst containing SiO 2 gel and γ-Al 2 O 3 and optionally combined with WO 3 ([Patent Document 3] US Pat. No. 4,337,358, [Patent Document 4] US Pat. No. 4,504,681), (5) Tungsten oxide together with γ-Al 2 O 3 , SiO 2 or hydrotalcite (Non-Patent Document 3) JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS A; CHEMICAL 160, 393-402, 2000 and [Non-patent Document 4] PETROLEUM AND COAL 41, 177-180, 1999), (6) In the presence of a tertiary alcohol, preferably ammonia gas is present, A method of reacting in a liquid phase using a catalyst such as acid, phosphotungstic acid, molybdic acid, selenic acid, selenious acid ([Patent Document 5] described in Japanese Patent Publication No. 47-25324), (7) A method carried out in the liquid phase in the presence of a compound of at least one element belonging to Group 4 (Ti, Zr and Hf) of the periodic table ([Patent Document 6] Japanese Patent Laid-Open No. 2-29595 ( [Patent Document 7] corresponding to EP395046))) and the like.
[0005]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 2,706,204 [Non-Patent Document 1]
TETRAHEDRON, 51 (41), 11305, ELSEVIERSCIENCE PRESS, Netherlands, 1995
[Non-Patent Document 2]
CATAL. LETT. , 28 (2-4), 263, KLUWER PUBLISHERS, 1994
[Patent Document 2]
US Pat. No. 3,960,954 [Patent Document 3]
US Pat. No. 4,337,358 [Patent Document 4]
US Pat. No. 4,504,681 [Non-Patent Document 3]
JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS A; CHEMICAL 160, 393-402, 2000
[Non-Patent Document 4]
PETROLEUM AND COAL 41, 177-180, 1999
[Patent Document 5]
Japanese Patent Publication No. 47-25324 [Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 02-295956 [Patent Document 7]
European Patent No. 395046 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these known methods, for example, the above methods (1) to (3) have a problem of using expensive hydrogen peroxide or organic hydroperoxide as an oxidizing agent. Are associated with known operational hazards associated with the handling of oxidants. Moreover, when using organic hydroperoxide, since the product derived from the reduction of hydroperoxide is contained in the reaction solution, there are problems such as complicated separation and purification operations.
In order to solve the above problems, the above methods (4) to (7) using molecular oxygen such as air or oxygen as an oxidizing agent have been proposed.
[0007]
The methods (4) and (5) use relatively severe gas phase operating conditions with a reaction temperature of 120 to 250 ° C. According to the study by the present inventors, under the operating conditions in the gas phase at a reaction temperature of 160 ° C. or higher, tar-like by-products and high-boiling organic carbonaceous matter accumulate on the surface of the catalyst, and the catalyst is easily deactivated. It turns out that it has the problem of being. In addition, the selectivity of the produced cyclohexanone oxime is as low as about 60 mol%, and there is a problem that the reaction amount per reaction space, that is, the productivity is low.
It is known that the oxidation reaction of the cycloaliphatic primary amine is an exothermic reaction, and at the same time, the target product oximes are thermally unstable. In the industrial implementation of this oxidation reaction, a liquid phase reaction that is easy to remove heat from the reaction is advantageous for a gas phase reaction, and the liquid phase reaction is performed under mild low temperature conditions that can suppress the sequential decomposition of the produced oxime. A production method for reacting underneath was desired.
[0008]
In the methods (6) and (7), the reaction is carried out under relatively mild conditions at a reaction temperature of 50 to 150 ° C. under liquid phase conditions. The method (6) shows a reaction example using t-butanol as a reaction solvent and phosphotungstic acid as a catalyst. However, the yield of cyclohexanone oxime is as low as several mole percent. The method (7) shows a reaction example using a titanium compound as a catalyst and using diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), t-butanol, dimethylformamide, acetonitrile, triethylamine, and water as a reaction solvent. However, there is a problem that the selectivity of the oxime produced is as low as about 30-50 mol% and the productivity is low.
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide a method for producing a cycloaliphatic oxime from a cycloaliphatic primary amine with high selectivity, high conversion, and high productivity. And
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the present invention, when a cycloaliphatic oxime is produced by reacting a cycloaliphatic primary amine with molecular oxygen in a liquid phase, a phenol-based chain transfer agent, a phenol-based chain transfer agent, and various The cycloaliphatic oxime is produced by reacting in the presence of a catalyst comprising a metal, a metal oxide, a metal salt, or an organometallic compound.
According to the present invention, a cycloaliphatic oxime can be obtained with high selectivity, high activity, and high productivity, and operation related to handling of peroxide by using molecular oxygen as an oxidizing agent. This makes it possible to industrially produce cycloaliphatic oximes with a relatively simple operation.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is a method for producing a cycloaliphatic oxime by oxidizing a cycloaliphatic primary amine. The cycloaliphatic primary amine used in the present invention is preferably a saturated cycloaliphatic primary amine. For example, cyclohexylamine, cyclooctylamine, cyclopentylamine, cycloheptylamine, cyclododecanylamine, and the like can be used. Cyclohexanone oxime can be produced from cyclohexylamine, cyclooctanone oxime from cyclooctylamine, cyclopentanone oxime from cyclopentylamine, and cyclododecanone oxime from cyclododecanylamine. In addition, a cyclic aliphatic primary amine having a structure in which the cycloaliphatic residue is substituted with a substituent that is inert under the reaction conditions, for example, an alkyl group, such as methylcyclohexylamine, can also be used.
[0011]
The cycloaliphatic primary amine used in the present invention is most preferably cyclohexylamine. Examples of the method for producing cyclohexylamine include a direct amination reaction with cyclohexene and ammonia (Japanese Patent Laid-Open Nos. 57-4948, 64-75453, 9-194438, 10-72409). And amination reaction using cyclohexanol and ammonia (for example, Japanese Patent Publication No. 41-7575, Japanese Patent Publication No. 51-41627, Japanese Patent Publication No. 51-41627). The method described in JP-A-51-32601, JP-A-6-1758, etc.) or those manufactured by a known method by hydrogenation reaction of aniline, nitrobenzene, nitrocyclohexane, etc. are used. be able to.
[0012]
The purity of cyclohexylamine is, for example, a small amount of an organic compound derived from each method for producing cyclohexylamine, such as cyclohexanol, cyclohexanone, dicyclohexylamine, nitrocyclohexane, N-cyclohexylidene-cyclohexylamine, or a small amount of water. May be included. The purity of the cycloaliphatic primary amine is usually 95% by weight or more, preferably 98% by weight or more.
In the present invention, liquid phase oxidation is carried out in the presence of a phenol chain transfer agent or a phenol chain transfer agent and a catalyst composed of various metals, metal oxides, metal salts, or organometallic compounds.
By performing liquid phase oxidation in the presence of a phenol chain transfer agent as in the present invention, a reaction system that is extremely advantageous for the selectivity and activity of the partial oxidation reaction of a cyclic aliphatic primary amine can be obtained. .
[0013]
The chain transfer agent referred to in the present invention is one that can generate a stable radical by a chain transfer reaction with a growth radical, and a known phenol compound can be used as the phenol chain transfer agent to be used. For example, hydroquinone, monomethylhydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, mono-t-butylhydroquinone, catechol, pt-butylcatechol, 2,6-di-t-butylphenol, 2,4-di-t-butylphenol, 2-t -Butyl-4,6-dimethylphenol, 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol, 2,4,6-tri-t-butylphenol, n-octadecyl 3- (3,5-di-t -Butyl-4-hydroxyphenyl) propionate,
[0014]
3,9-bis (2- (3- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) -propionyloxy-1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro (5.5) undecane, triethylene glycol bis (3- (3-t-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate, tetrakis (methylene (3,5-di-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate ) Methane, 2,6-di-t-butyl-4-ethylphenol, 2,4,6-tri-t-butylphenol, 2,6-di-t-butyl-4-hydroxymethylphenol, 2,2 ′ -Methylenebis (4-methyl-6-t-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-t-butylphenol), 2,2'-methylenebis ( - cyclohexyl-4-methylphenol), 2,2'-methylenebis (4,6-di -t- butylphenol),
[0015]
2,2′-ethylidenebis (4,6-di-t-butylphenol), 4,4′-methylenebis (2,6-di-t-butylphenol), 4,4′-butylidenebis (3-methyl-6- t-butylphenol), 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,4-bis ((octylthio) methyl) -o-cresol, 2,2′-methylenebis (4-methyl-) 6-t-butylphenol), 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene and the like.
[0016]
Commercially available phenolic chain transfer agents include Irganox 1010, 1035, 1076, 1135, 1141, 1330, 245 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Sumilizer BHT, BP-76, MDP-S, S, BBM-S. , WX-R, BP-101, GA-80 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), ADK STAB AO-20, AO-30, AO-40, AO-50, AO-60, AO-70, AO-75, AO- 80, AO-330 (Asahi Denka Co., Ltd.) etc. can be obtained.
[0017]
Examples of the phenol chain transfer agent used in the present invention include hydroquinone, monomethylhydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, catechol, irganox 1010 (pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4- Hydroxyphenyl) propionate]) is preferred.
The amount of the phenol chain transfer agent used is usually in the range of 0.001 to 1 mol, preferably 0.005 to 0.5 mol, per 1 mol of the cyclic aliphatic primary amine. The phenol chain transfer agent is usually dissolved in a reaction system containing a cyclic aliphatic primary amine as a raw material, and is added all at once, divided or continuously.
[0018]
As the catalyst in the present invention, various metals, metal oxides, metal salts, or organometallic compounds can be used. Elements belonging to Groups 4, 5, 6 and 7 of the Periodic Table Revised in 1991, aluminum, silicon And a catalyst containing at least one element selected from the group consisting of selenium. The element belonging to Groups 4, 5, 6 and 7 of the periodic table used in the present invention is preferably at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum and tungsten, for example. . The catalyst is one kind of metal alone, one containing other metals, or various compounds such as metal oxides, organic acid salts, inorganic acid salts, halides, complexes, and heteropolyacids or salts thereof, and these are suitable. It may be supported on a catalyst carrier. The catalyst support can be used activated carbon, SiO 2, Al 2 O 3 , SiO 2 / Al 2 O 3, TiO 2, ZrO 2, ZnO, barium sulfate, potassium carbonate, diatomaceous earth, zeolite and the like.
[0019]
As a method for preparing the catalyst of the present invention, a known catalyst preparation method such as an adsorption method, an impregnation method, a coprecipitation method, a sol-gel method and the like can be used.
The liquid phase oxidation reaction in the present invention is performed without a solvent or in a solvent. When a solvent is used, examples of the solvent species include primary, secondary, or tertiary alcohols having 1 to 10 carbon atoms such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and t-butyl alcohol; acetonitrile, benzonitrile, and the like. Nitrile compounds; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; aliphatic and cycloaliphatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms such as n-hexane and cyclohexane; dimethylformamide; dimethyl sulfoxide; triethylamine; dimethoxyethane; dioxane; diglyme Water or the like can be used. Any of the above solvents can be used alone or as a mixture of two or more. The concentration of the cycloaliphatic primary amine when operating in the presence of a solvent is usually from 1 to 95% by weight, preferably 5%, based on the total weight of the solvent and the cycloaliphatic primary amine. ~ 70 wt%.
[0020]
The oxidation reaction of the cycloaliphatic primary amine in the present invention can be carried out in a liquid phase in a fixed bed or a suspension bed in a continuous manner or in a batch manner.
In the method of the present invention, a method in which a cycloaliphatic amine is reacted with molecular oxygen in the presence of a catalyst is used. Molecular oxygen is usually used in the form of air or a mixture with an inert gas such as nitrogen and helium, and the oxygen concentration is preferably 2 to 23% by volume, more preferably 3 Although it can be used in a range of ˜11% by volume, the oxygen concentration is preferably in a range where the reaction system does not take an explosive composition.
[0021]
The method of the present invention is characterized in that the cycloaliphatic primary amine oxidation reaction is carried out in the liquid phase. Therefore, the molecular oxygen introduced into the reaction system as a gas needs to be dissolved in the liquid phase in which the catalyst exists at an arbitrary concentration under the reaction conditions. For example, when an oxygen-containing gas is introduced under a temperature condition where the reaction substrate, product, or solvent mixture is refluxed under reduced pressure or normal pressure, the amount of oxygen dissolved in the liquid phase is extremely small, which is not preferable. As a method for dissolving oxygen in the liquid phase at an arbitrary concentration, a method in which an oxygen-containing gas is brought into contact with the liquid phase under a pressurized condition exceeding normal pressure is preferable.
[0022]
At this time, as the total pressure in the reaction system, for example, when a batch reaction is performed using a mixed gas of oxygen and inert gas, depending on the catalyst used and the reaction conditions, the reaction amount of the desired substrate amine, That is, in consideration of the amount of oxygen required for the reaction, a mixed gas with an inert gas having an arbitrary oxygen concentration may be supplied and reacted at a desired total pressure. The total pressure in the reaction system is usually in the range of 0.1 to 20 MPa, preferably 1 to 10 MPa.
[0023]
As a method for supplying the molecular oxygen-containing gas, for example, when a batch-type mixing and stirring tank reactor is used, the molecular oxygen-containing gas may be directly blown into the liquid phase portion formed in the reaction system. Alternatively, it may be introduced into the gas phase part existing in contact with the liquid phase part.
The supply of molecular oxygen consumed by the reaction can be performed by supplying pure oxygen, air, or diluted oxygen gas to the reaction system continuously or intermittently so as to maintain an arbitrary gas-phase oxygen partial pressure. In addition to this, for example, when carrying out a batch reaction, after introducing an oxygen-containing gas that retains a sufficient amount of oxygen in advance with respect to the reaction amount of the target substrate amine, supply oxygen consumption The reaction can be continued for an arbitrary time until the desired reaction rate is reached without performing the step.
[0024]
The reaction temperature in the present invention is usually preferably 50 to 150 ° C, more preferably 60 to 145 ° C, and most preferably 80 to 140 ° C. When the temperature rises above 150 ° C, the sequential decomposition or sequential oxidation reaction of the produced oxime proceeds, and the reaction selectivity to oxime tends to decrease due to the increase of high-boiling by-products. At low temperatures, the reaction rate tends to decrease.
The reaction time may be selected as appropriate by determining the target selectivity and yield of the desired cycloaliphatic oxime, and is usually several seconds to several hours.
[0025]
The amount of the catalyst varies depending on the catalyst type to be used, and may be an amount that provides a desired catalytic effect, and is usually 0.0001 / 1 to 100/1 by weight ratio with respect to the cyclic aliphatic primary amine. Preferably, it is in the range of 0.001 / 1 to 50/1.
In the oxidation reaction according to the present invention, although it varies depending on the catalyst type and reaction conditions, when cyclohexylamine is used as the cycloaliphatic primary amine, usually a small amount as a byproduct in addition to the target product cyclohexanone oxime. Cyclohexanone, N-cyclohexylidenecyclohexylamine, nitrocyclohexane and the like are produced. The produced cyclohexanone oxime is recovered from the reaction mixture in the reactor from which the catalyst has been separated by conventional means such as distillation or extraction, and can be brought to the desired purity by further separation means if necessary. Usually, unreacted cyclohexylamine is preferably recycled to the reaction vessel.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
[0027]
[Example 1]
(Preparation of catalyst)
Commercially available γ-alumina (specific surface area: 282 m 2 / g) was dried at 120 ° C. overnight and used as a carrier. After dissolving 1.4 g of ammonium paratungstate pentahydrate in 60 g of water, 10 g of dried γ-alumina was added to form a suspension solution.
This suspension was placed in a glass flask, placed on a rotary evaporator, immersed in an oil bath at a temperature of 90 ° C. under normal pressure, and slowly stirred and mixed for 1.5 hours to obtain a slurry. Next, the slurry is concentrated to dryness, and the obtained powder is put into a glass tube furnace and fired at 500 ° C. for 4 hours under normal pressure while supplying air, and tungsten oxide is supported on alumina. A solid powder was obtained. The resulting solid powder had a tungsten content of about 9% by weight.
[0028]
(Oxidation reaction of cyclohexylamine)
Next, 0.1 g of the catalyst obtained above, 3.0 g of cyclohexylamine, and 0.03 g of hydroquinone as a phenol chain transfer agent were charged into a SUS316 high-pressure autoclave reactor (total volume 100 ml) equipped with a magnetic stirrer. After closing the autoclave and replacing the inside of the system with nitrogen gas, a mixed gas of nitrogen containing 7% oxygen was introduced into the gas phase portion, and the total pressure in the system was increased to 5 MPa. Next, the reactor was fixed to an oil bath, and the reaction temperature was 120 ° C. for 2 hours with stirring.
[0029]
After cooling, the residual pressure was removed, the autoclave was opened, the contents were diluted with ethanol, the catalyst was filtered off, and the filtrate was analyzed by gas chromatography.
The conversion of cyclohexylamine was 32.0 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 80.4 mol%.
This is clearly superior in the selectivity and activity of cyclohexanone oxime compared to (4)-(7) described in the prior art. Moreover, the production amount (productivity) of cyclohexanone oxime per reaction space in this example is 0.13 kg / L-reaction space volume / time, and productivity is greatly improved as compared with the conventional technology. It is obvious.
[0030]
[Example 2]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.03 g of catechol was used as the phenol chain transfer agent. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 29.7 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 80.5 mol%.
[0031]
[Example 3]
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 0.03 g of hydroquinone monomethyl ether was used as the phenol chain transfer agent. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 28.3 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 79.8 mol%.
[0032]
[Example 4]
Irganox 1010 (pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]) manufactured by Ciba Specialty Chemicals was used as a phenol chain transfer agent. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 32.7 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 82.0 mol%.
[0033]
[Example 5]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 100 ° C. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 13.0 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 82.6 mol%.
[0034]
[Example 6]
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that the catalyst was not used. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 11.5 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 25.4 mol%.
[0035]
[Example 7]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 12 g of t-butanol was used as a solvent. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 8.3 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 75.1 mol%.
[0036]
[Example 8]
Commercially available silica (specific surface area: 300 m 2 / g) was vacuum-dried overnight at 120 ° C. and used as a carrier. After dissolving 1.3 g of ammonium metatungstate in 50 g of water, 10 g of dried silica was added to form a suspension solution. Using this suspension solution, a solid powder was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a solid powder in which tungsten oxide was supported on silica. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of the solid powder thus obtained was used as a catalyst. As a result, the conversion rate of cyclohexylamine was 27.4 mol%, and the selectivity of cyclohexanone oxime was 79.4 mol%.
[Example 9]
Commercially available zirconium tetranormal propoxide and titanium tetraisopropoxide were dissolved in about 2.5 times molar amount of hexylene glycol with respect to the total amount of these alkoxides, while stirring and mixing in a glass reactor at 120 ° C. In an oil bath for 3 hours. Next, the oil bath temperature is set to 90 ° C., and under stirring, the aqueous ethanol solution is hydrolyzed by dropwise addition of an amount such that the amount of water in the aqueous ethanol solution is 4 times the mole of the total amount of alkoxide. The product was obtained.
[0038]
The produced gel was aged overnight, then vacuum dried at 130 ° C., the dried gel was placed in a glass tube furnace, and baked at 550 ° C. for 5 hours while supplying air under normal pressure. A zirconia-titania composite oxide was obtained. The obtained composite oxide had a Zr / Ti atomic ratio of about 1.0. A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the zirconia-titania composite oxide thus obtained was used as a carrier, and a solid powder containing tungsten oxide and zirconia-titania composite oxide was obtained. The resulting solid powder had a W / (Ti + Zr) atomic ratio of about 0.08. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of the solid powder thus obtained was used as a catalyst. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 27.5 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 78.7 mol%.
[Example 10]
Commercially available γ-alumina (specific surface area: 282 m 2 / g) was vacuum-dried at 120 ° C. overnight. After dissolving 10.7 g of niobium hydrogen oxalate in 45 g of an aqueous oxalic acid solution, 10 g of dried γ-alumina was added dropwise to form a suspension solution. This suspension was placed in a glass flask, placed on a rotary evaporator, immersed in an oil bath at a temperature of 90 ° C. under normal pressure, and slowly stirred and mixed for 1.5 hours to obtain a slurry. Next, the obtained slurry was concentrated and dried, and the obtained aggregated dried product was further dried at 120 ° C. overnight. Next, the obtained powder was put into a glass tube furnace and subjected to a firing treatment at 500 ° C. for 4 hours while supplying air under normal pressure to obtain a solid powder in which niobium oxide was supported on alumina. . The niobium content of the obtained solid powder was about 9% by weight. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of the solid powder thus obtained was used as a catalyst. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 29.1 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 78.5 mol%.
Example 11
A homogeneous mixed alkoxide solution was prepared by mixing 0.52 g of commercially available tantalum pentaethoxide and 10.5 g of commercially available titanium tetraisopropoxide in a glass beaker. Next, 13.8 g of deionized water was added dropwise little by little while stirring with a glass rod to obtain a gel product. The gel product was air-dried at room temperature for about 4 hours, and further vacuum-dried at 120 ° C. overnight. Next, the dried gel was put into a glass tube furnace, and subjected to a baking treatment at 400 ° C. for 4 hours under normal pressure and air flow to obtain a solid powder containing niobium oxide and titania. The obtained solid powder had an Nb / Ti atomic ratio of about 0.035. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of the solid powder thus obtained was used as a catalyst. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 24.3 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 75.1 mol%.
[0041]
Example 12
10.5 g of commercially available titanium tetraisopropoxide was placed in a glass beaker, and 13.8 g of deionized water was dropped in small portions while stirring with a glass rod to obtain a gel product. The resulting gel was aged overnight, then vacuum dried at 130 ° C., the dried gel was placed in a glass tube furnace, and baked at 550 ° C. for 5 hours while supplying air under reduced pressure. A titania powder was obtained. The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.1 g of the titania powder thus obtained was used as a catalyst. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 31.2 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 80.1 mol%.
[0042]
[Comparative Example 1]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that no phenol chain transfer agent was used. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 21.8 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 78.1 mol%. The production amount (productivity) of cyclohexanone oxime per reaction space was 0.08 kg / L-reaction space volume / time.
[0043]
[Comparative Example 2]
The reaction was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the reaction temperature was 100 ° C. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 3.4 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 70.8 mol%.
[0044]
[Comparative Example 3]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 12 g of t-butanol was used as a solvent without using a phenol chain transfer agent. As a result, the conversion of cyclohexylamine was 3.1 mol%, and the selectivity for cyclohexanone oxime was 52.7 mol%.
[0045]
[Comparative Example 3]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst and the radical initiator were not used. As a result, the conversion rate of cyclohexylamine was 0.7 mol%, and the selectivity of cyclohexanone oxime was 14.4 mol%.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, when producing a cycloaliphatic oxime by reacting a cycloaliphatic primary amine in the liquid phase with molecular oxygen in the presence of a phenolic chain transfer agent or a phenolic chain transfer agent and a catalyst, Oxime can be obtained with high selectivity, high activity and high productivity under mild temperature conditions. In addition, by using molecular oxygen as the oxidant, it is possible to avoid the operational complexity involved in handling peroxides and to industrially produce cyclic alicyclic oximes with relatively simple operations. Is possible.

Claims (6)

環状脂肪族第一級アミンを、フェノール系連鎖移動剤の存在下、液相中で分子状酸素により酸化することを特徴とする環状脂肪族オキシムの製法。A process for producing a cycloaliphatic oxime, characterized in that a cycloaliphatic primary amine is oxidized with molecular oxygen in a liquid phase in the presence of a phenol chain transfer agent. フェノール系連鎖移動剤が、ハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、カテコール、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]から選ばれた少なくとも1種である請求項1記載の方法。The phenol chain transfer agent is at least one selected from hydroquinone, monomethylhydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, catechol, pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]. The method of claim 1, which is a seed. 酸化反応を触媒の存在下に行わせることを特徴とする請求項1記載の方法。The process according to claim 1, wherein the oxidation reaction is carried out in the presence of a catalyst. 触媒が、周期律表第4、5、6及び7族に属する元素、アルミニウム、シリコン及びセレンからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含むことを特徴とする請求項3記載の方法。4. The method according to claim 3, wherein the catalyst contains at least one element selected from the group consisting of elements belonging to Groups 4, 5, 6 and 7 of the periodic table, aluminum, silicon and selenium. 周期律表第4、5、6及び7族に属する元素が、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であることを特徴とする請求項4記載の方法。The method according to claim 4, wherein the element belonging to Groups 4, 5, 6 and 7 of the periodic table is at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, niobium, tantalum and tungsten. . 環状脂肪族第一級アミンが、シクロヘキシルアミンである請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein the cycloaliphatic primary amine is cyclohexylamine.
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