JP2007186467A - Method for producing epoxide - Google Patents

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Shinjiro Ishihara
慎二郎 石原
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent method for producing an epoxide by reacting an organic hydroperoxide with an olefin, wherein the yield of the objective epoxide is high. <P>SOLUTION: The method for producing an epoxide comprises reacting an organic hydroperoxide with an olefin in the presence of a solid catalyst, wherein the solid catalyst is obtained by following steps. The steps are a impregnation step: a step for contacting a liquid titanium compound with a solid silica to obtain an impregnated solid without using a solvent, and a drying step: a step for drying the impregnated solid obtained in the impregnation step to obtain the solid catalyst. The sold silica is a comparatively high density and tight packing type porous synthetic silica comprising amorphous silica particles obtained by coagulation or mutual boning, and an example thereof is a silica gel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、エポキシドの製造方法に関する。より詳細には、有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンを反応させて、エポキシドを得る製造方法であって、目的物であるエポキシドの収率が高いという優れた特徴を有するエポキシドの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an epoxide. More specifically, the present invention relates to a method for producing an epoxide by reacting an organic hydroperoxide and an olefin, which has an excellent feature that the yield of the target epoxide is high.

有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンを、固体シリカおよび無機珪酸塩からなる郡から選ばれる珪素化合物と化学的に結合したチタンを含有する不均一触媒の存在下反応させ、エポキシドを得る方法は公知である。   A method for obtaining an epoxide by reacting an organic hydroperoxide and an olefin in the presence of a heterogeneous catalyst containing titanium chemically bonded to a silicon compound selected from the group consisting of solid silica and inorganic silicate is known.

シリカおよび/または無機珪酸塩と化学的に結合したチタンを含有する不均一触媒は様々な方法で作ることができる。例えば、特許文献1には、シリカおよび/または無機珪酸塩に、ハロゲン化チタンを溶かした溶液を含浸させた後、含浸固体を焼成して触媒組成物を製造する方法が、また特許文献2にはシリカおよび/または無機珪酸塩を、溶媒として炭素原子1個乃至8個のヒドロキシルまたはオキソ置換炭化水素におけるハロゲン化チタンまたはチタニウムアルコラートの実質的無水溶媒で含浸した後、含浸固体から溶媒を除去したのち焼成する触媒の製造法が、また特許文献3には固体シリカおよび/または無機珪酸塩にガス状の四塩化チタンを含浸させた後、焼成、加水分解することによる触媒の製造方法が提供されている。   Heterogeneous catalysts containing titanium chemically bonded to silica and / or inorganic silicates can be made in a variety of ways. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a catalyst composition by impregnating a solution in which titanium halide is dissolved in silica and / or inorganic silicate, and then firing the impregnated solid. Impregnated silica and / or inorganic silicate with a substantially anhydrous solvent of titanium halide or titanium alcoholate in hydroxyl or oxo substituted hydrocarbons of 1 to 8 carbon atoms as solvent, and then removed the solvent from the impregnated solid A method for producing a catalyst to be calcined later is provided, and Patent Document 3 provides a method for producing a catalyst by impregnating solid titanium and / or inorganic silicate with gaseous titanium tetrachloride, followed by calcining and hydrolysis. ing.

しかしながら、前記の方法で合成した触媒を用いたエポキシドの製造において、触媒の活性が十分ではないために、エポキシドの収率が低いという課題があった。   However, in the production of epoxides using the catalyst synthesized by the above method, there is a problem that the yield of epoxides is low because the activity of the catalyst is not sufficient.

特表2002−514218号公報Special table 2002-514218 gazette 特公昭54−40525号公報Japanese Patent Publication No.54-40525 特公平2−42072号公報Japanese Examined Patent Publication No. 2-42072

かかる現状に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンを反応させてエポキシドを得る製造方法であって、目的物であるエポキシドの収率が高いという優れた特徴を有するエポキシドの製造方法を提供する点にある。   In view of the current situation, the problem to be solved by the present invention is a production method for obtaining an epoxide by reacting an organic hydroperoxide and an olefin, and has an excellent feature that the yield of the target epoxide is high. It is in providing a method for producing an epoxide.

すなわち本発明は、固体触媒の存在下に、有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンを反応させて、エポキシドを得る方法であって、前記固体触媒が下記の工程を有するエポキシドの製造方法に係るものである。
含浸工程:固体シリカに対し、液体チタン化合物を溶媒を用いずに接触させて、含浸固体を得る工程
乾燥工程:含浸工程で得られた含浸固体を乾燥させて、固体触媒を得る工程
That is, the present invention relates to a method for obtaining an epoxide by reacting an organic hydroperoxide and an olefin in the presence of a solid catalyst, wherein the solid catalyst has the following steps.
Impregnation step: A step in which a liquid titanium compound is brought into contact with solid silica without using a solvent to obtain an impregnated solid. A drying step: A step in which the solid impregnated in the impregnation step is dried to obtain a solid catalyst.

本発明により、固体触媒存在下、オレフィンと有機ハイドロパーオキサイドを反応させてエポキシドを得る方法において、公知法よりエポキシドの収率が高いという優れた特徴を有するエポキシドの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, in a method for obtaining an epoxide by reacting an olefin and an organic hydroperoxide in the presence of a solid catalyst, it is possible to provide a method for producing an epoxide having an excellent feature that the yield of epoxide is higher than that of a known method. .

固体シリカは、凝固または相互に結合した非晶質シリカ粒子からなる比較的高密度かつ密充填型の多孔性合成シリカであって、その例にはシリカゲルがあげられる。市場で入手できるシリカゲルのうちでは、比表面積25〜700m2/g、シリカ含有量が99重量%以上のシリカゲルが好ましい。 Solid silica is a relatively high-density, close-packed porous synthetic silica composed of coagulated or mutually bonded amorphous silica particles, and examples thereof include silica gel. Among the commercially available silica gels, silica gel having a specific surface area of 25 to 700 m 2 / g and a silica content of 99% by weight or more is preferable.

別の固体シリカの例としては、凝固作用によって生成し、オープンパック構造を有し、崩壊し易く、かつゆるく結合している非晶質シリカからなる合成シリカ粉末も適当であり、その例には、水素および酸素を四塩化珪素又は四フッ化珪素と燃焼操作を行うことによって得られる焼成シリカ(fumed pyrogenic silica)があげられる。この種のシリカは種々の業者によって製造、販売されており、例えばカボット社(キャブ−O−ジル)およびデグッサ(エアロジル)から販売されている(前記の「キャブ−O−ジル」及び「エアロジル」は登録商標である)。これらの焼成シリカのうちでは、比表面積が50〜500m2/gであり、シリカ含有量が99%以上である焼成シリカが好ましい。 Another example of solid silica is a synthetic silica powder made of amorphous silica that is produced by coagulation, has an open pack structure, is easy to disintegrate, and is loosely bonded. Examples thereof include calcined silica (fumed pyrogenic silica) obtained by performing a combustion operation of hydrogen and oxygen with silicon tetrachloride or silicon tetrafluoride. This type of silica is manufactured and sold by various vendors, such as those sold by Cabot Corporation (Cab-O-Zill) and Degussa (Aerosil) (the above-mentioned “Cab-O-Zyl” and “Aerosil”). Is a registered trademark). Among these calcined silicas, calcined silica having a specific surface area of 50 to 500 m 2 / g and a silica content of 99% or more is preferable.

更に、固体シリカの例として、結晶質の多孔性シリカも適当である。結晶質の多孔性シリカとしては例えばハイシリカゼオライト(アルミ等他の金属が僅かしか入っていないゼオライト)があげられる。ハイシリカゼオライトの例としてはペンタシルゼオライトであるシリカライト等が知られている(R. W. Grose and E. M. Flanigen, US4,061,724)。また、結晶質ではないが、規則的な細孔構造を有するMCM−41(J. S. Beck, et al., J. Am. Chem. Soc., 114, 10834(1992))やSBA−15(G. D. Stucky et al., J. Am. Chem. Soc., 120, 6024(1998))も担体として用いることができる。   Furthermore, crystalline porous silica is also suitable as an example of solid silica. Examples of the crystalline porous silica include high silica zeolite (zeolite containing a small amount of other metals such as aluminum). As an example of high silica zeolite, silicalite, which is a pentasil zeolite, is known (R.W. Grose and EM Flaigen, US 4,061,724). Moreover, although it is not crystalline, it has MCM-41 (JS Beck, et al., J. Am. Chem. Soc., 114, 10834 (1992)) and SBA-15 having a regular pore structure. (G. D. Stacky et al., J. Am. Chem. Soc., 120, 6024 (1998)) can also be used as a carrier.

液体チタン化合物は、液体のチタン塩およびチタン酸エステルである。液体チタン化合物の例としては、チタン酸テトラエチル、チタン酸テトラプロピル、チタン酸テトライソプロピル、チタン酸テトラブチル、チタン酸テトライソブチル、四塩化チタン、四臭化チタン、チタニウム(IV)ジイソプロポキシドビスアセチルアセトナートをあげることができる。中でも、四塩化チタンが固体触媒の高い活性が得られるために好ましい。   Liquid titanium compounds are liquid titanium salts and titanates. Examples of liquid titanium compounds include tetraethyl titanate, tetrapropyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetraisobutyl titanate, titanium tetrachloride, titanium tetrabromide, and titanium (IV) diisopropoxide bisacetyl. You can give acetonate. Among these, titanium tetrachloride is preferable because high activity of the solid catalyst can be obtained.

含浸工程とは、固体シリカに対し、液体チタン化合物を溶媒を用いずに接触させて、含浸固体を得る工程である。   The impregnation step is a step of obtaining an impregnated solid by bringing a liquid titanium compound into contact with solid silica without using a solvent.

含浸工程では固体シリカに対し、液体チタン化合物を溶媒を用いずに接触させる必要がある。   In the impregnation step, it is necessary to bring the liquid titanium compound into contact with the solid silica without using a solvent.

固体シリカに対し、液体チタン化合物を溶媒を用いて接触させた場合には、活性が高い触媒が得られず、エポキシドの収率が低下するために不都合である。   When a liquid titanium compound is brought into contact with solid silica using a solvent, a catalyst having high activity cannot be obtained, which is disadvantageous because the yield of epoxide is reduced.

含浸工程は、通常0〜150℃で0.1〜10時間行われる。   The impregnation step is usually performed at 0 to 150 ° C. for 0.1 to 10 hours.

乾燥工程とは、含浸工程で得られた含浸固体を乾燥させて、固体触媒を得る工程である。   A drying process is a process of drying the impregnation solid obtained at the impregnation process, and obtaining a solid catalyst.

乾燥工程では、余剰の液体チタン化合物が含浸固体から分離される。   In the drying step, excess liquid titanium compound is separated from the impregnated solid.

含浸固体を乾燥する方法としては、蒸留が含浸固体から余剰の液体チタン化合物を有効に除去できるため好ましい。   As a method for drying the impregnated solid, distillation is preferable because excess liquid titanium compound can be effectively removed from the impregnated solid.

乾燥工程は、通常150〜300℃で1〜24時間行われる。   A drying process is normally performed at 150-300 degreeC for 1 to 24 hours.

得られた固体触媒は、焼成工程を行うことにより、焼成固体触媒とすることが好ましい。焼成工程とは、乾燥工程で得られた固体触媒を焼成して、焼成固体触媒を得る工程である。焼成工程は不活性ガス雰囲気下、例えば窒素、アルゴン、二酸化炭素の雰囲気下で行うことが好ましい。焼成温度は、通常300〜900℃、加熱時間は0.1〜10時間で行われる。焼成工程を行わない場合には、活性が高くない場合がある。   The obtained solid catalyst is preferably converted into a calcined solid catalyst by performing a calcining step. The calcining step is a step of calcining the solid catalyst obtained in the drying step to obtain a calcined solid catalyst. The firing step is preferably performed in an inert gas atmosphere, for example, an atmosphere of nitrogen, argon, or carbon dioxide. The firing temperature is usually 300 to 900 ° C., and the heating time is 0.1 to 10 hours. When the firing step is not performed, the activity may not be high.

得られた固体触媒あるいは焼成固体触媒は、水和工程を行うことにより、水和固体触媒とすることが好ましい。水和工程とは、乾燥工程で得られた固体触媒、または焼成工程で得られた焼成固体触媒を、水の存在下で加熱して、水和固体触媒を得る工程である。水和工程は、液体の水、あるいは水蒸気の存在下で実施することができる。水和温度は、通常50〜500℃で、水和時間は0.1〜6時間であることが好ましい。水和工程を行わない場合には、選択性が高くない場合がある。   The obtained solid catalyst or calcined solid catalyst is preferably converted into a hydrated solid catalyst by performing a hydration step. The hydration step is a step of obtaining the hydrated solid catalyst by heating the solid catalyst obtained in the drying step or the calcined solid catalyst obtained in the calcination step in the presence of water. The hydration step can be performed in the presence of liquid water or water vapor. The hydration temperature is usually 50 to 500 ° C., and the hydration time is preferably 0.1 to 6 hours. If the hydration step is not performed, the selectivity may not be high.

得られた固体触媒あるいは焼成固体触媒あるいは水和固体触媒は、シリル化工程によりシリル化された固体触媒とすることが好ましい。シリル化工程とは、乾燥工程で得られた固体触媒、または焼成工程で得られた焼成固体触媒、または水和工程で得られた水和固体触媒を、シリル化剤で処理して、シリル化された固体触媒を得る工程である。シリル化工程は、気相あるいは液相で触媒とシリル化剤を接触させることによって行うことができる。シリル化工程は、通常0〜200℃で、0.1時間〜10時間行われる。シリル化工程を行わないと、活性が高くない場合がある。   The obtained solid catalyst, calcined solid catalyst or hydrated solid catalyst is preferably a solid catalyst silylated by a silylation step. The silylation process is the silylation by treating the solid catalyst obtained in the drying process, the calcined solid catalyst obtained in the calcination process, or the hydrated solid catalyst obtained in the hydration process with a silylating agent. In this step, a solid catalyst is obtained. The silylation step can be performed by contacting the catalyst and the silylating agent in a gas phase or a liquid phase. The silylation step is usually performed at 0 to 200 ° C. for 0.1 to 10 hours. If the silylation step is not performed, the activity may not be high.

シリル化剤の例としては、有機シラン、有機シリルアミン、有機シリルアミドとその誘導体、および有機シラザンおよびその他のシリル化剤があげられる。有機シランの例としては、クロロトリメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、クロロブロモジメチルシラン、ニトロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、ヨードジメチルブチルシラン、クロロジメチルフェニルシラン、クロロジメチルシラン、ジメチルn−プロピルクロロシラン、ジメチルイソプロピルクロロシラン、t−ブチルジメチルクロロシラン、トリプロピルクロロシラン、ジメチルオクチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリヘキシルクロロシラン、ジメチルエチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシラン、n−ブチルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、3−クロロプロピルジメチルクロロシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、メチルフェニルクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、メチルフェニルビニルクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ジフェニルクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、ジフェニルビニルクロロシラン、トリベンジルクロロシラン、3−シアノプロピルジメチルクロロシランがあげられる。   Examples of silylating agents include organic silanes, organic silylamines, organic silylamides and derivatives thereof, and organic silazanes and other silylating agents. Examples of organic silanes include chlorotrimethylsilane, dichlorodimethylsilane, chlorobromodimethylsilane, nitrotrimethylsilane, chlorotriethylsilane, iododimethylbutylsilane, chlorodimethylphenylsilane, chlorodimethylsilane, dimethyl n-propylchlorosilane, dimethylisopropyl Chlorosilane, t-butyldimethylchlorosilane, tripropylchlorosilane, dimethyloctylchlorosilane, tributylchlorosilane, trihexylchlorosilane, dimethylethylchlorosilane, dimethyloctadecylchlorosilane, n-butyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, 3-chloro Propyldimethylchlorosilane, dimethoxymethylchlorosilane, Chill phenyl chlorosilane, triethoxy chlorosilane, dimethyl phenyl chlorosilane, methyl phenyl vinyl chlorosilane, benzyl dimethyl chlorosilane, diphenyl chlorosilane, diphenylmethylchlorosilane, diphenyl vinyl chlorosilane, tribenzyl chlorosilane, 3-cyanopropyl dimethylchlorosilane and the like.

有機シリルアミンの例としては、N−トリメチルシリルイミダゾール、N−t−ブチルジメチルイミダゾール、N−ジメチルシリルイミダゾール、N−ジメチルシリルn−プロピルイミダゾール、N−ジメチルイソプロピルシリルイミダゾール、N−トリメチルシリルジメチルアミン、N−トリメチルシリルジエチルアミン、N−トリメチルシリルピロール、N−トリメチルシリルピロリジン、N−トリメチルシリルピペリジン、ペンタフルオロフェニルジメチルシリルアミン、1−シアノエチル(ジエチルアミノ)ジメチルシランがあげられる。   Examples of organic silylamines include N-trimethylsilylimidazole, Nt-butyldimethylimidazole, N-dimethylsilylimidazole, N-dimethylsilyl n-propylimidazole, N-dimethylisopropylsilylimidazole, N-trimethylsilyldimethylamine, N- Examples include trimethylsilyldiethylamine, N-trimethylsilylpyrrole, N-trimethylsilylpyrrolidine, N-trimethylsilylpiperidine, pentafluorophenyldimethylsilylamine, and 1-cyanoethyl (diethylamino) dimethylsilane.

有機シリルアミドとその誘導体の例としては、N,O−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−トリメチルシリルアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルヘプタフルオロブチルアミド、N−(t−ブチルジメチルシリル)−N−トリフルオロアセトアミド、N,O−ビス(ジエチルハイドロシリル)トリフルオロアセトアミドがあげられる。   Examples of organic silylamides and their derivatives include N, O-bistrimethylsilyl trifluoroacetamide, N-trimethylsilylacetamide, N-methyl-N-trimethylsilylacetamide, N-methyl-N-trimethylsilyl trifluoroacetamide, N-methyl-N -Trimethylsilyl heptafluorobutyramide, N- (t-butyldimethylsilyl) -N-trifluoroacetamide, N, O-bis (diethylhydrosilyl) trifluoroacetamide.

有機シラザンの例としては、ヘキサメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ビス(クロロメチル)テトラメチルジシラザン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシラザンがあげられる。   Examples of organic silazanes include hexamethyldisilazane, heptamethyldisilazane, 1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis (chloromethyl) tetramethyldisilazane, 1,3-divinyl- Examples include 1,1,3,3-tetramethyldisilazane and 1,3-diphenyltetramethyldisilazane.

その他のシリル化剤としては、N−メトキシ−N,O−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−メトキシ−N,O−ビストリメチルシリルカーバメート、N,O−ビストリメチルシリルスルファメート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホナート、N,N−ビストリメチルシリル尿素があげられる。   Other silylating agents include N-methoxy-N, O-bistrimethylsilyl trifluoroacetamide, N-methoxy-N, O-bistrimethylsilyl carbamate, N, O-bistrimethylsilylsulfamate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, N, N-bistrimethylsilylurea is exemplified.

好ましいシリル化剤はヘキサメチルジシラザンである。   A preferred silylating agent is hexamethyldisilazane.

固体シリカは、含浸工程の前にシリカ乾燥工程を行うことにより、乾燥固体シリカとすることが好ましい。シリカ乾燥工程とは、固体シリカを加熱乾燥して、乾燥固体シリカを得る工程である。シリカ乾燥工程は、空気雰囲気下、または不活性ガス雰囲気、例えば窒素、アルゴン、二酸化炭素の雰囲気下で行うことができる。シリカ乾燥工程は200〜900℃、0.01〜200kPaで0.1〜24時間行うことが好ましい。   The solid silica is preferably made into dry solid silica by performing a silica drying step before the impregnation step. The silica drying step is a step of obtaining dry solid silica by heating and drying solid silica. The silica drying step can be performed in an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or carbon dioxide. The silica drying step is preferably performed at 200 to 900 ° C. and 0.01 to 200 kPa for 0.1 to 24 hours.

前記の触媒は、例えば粉末、フレーク、球状粒子、ペレットといった任意の物理的形態で使用できる。   The catalyst can be used in any physical form such as powder, flakes, spherical particles, pellets.

上述の方法により調製した固体触媒の存在下、有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンとのエポキシ化反応によってエポキシドが製造される。   Epoxides are produced by an epoxidation reaction between an organic hydroperoxide and an olefin in the presence of the solid catalyst prepared by the above-described method.

有機ハイドロパーオキサイドは、一般式R−OOH(ここでRは炭化水素基である)を有する化合物であって、好ましくは、Rは炭素原子を3〜20個を有する炭化水素基である。さらに好ましくは、炭素原子3〜10の炭化水素基、特に、第2又は第3アルキル基又はアリール基置換アルキル基である。   The organic hydroperoxide is a compound having the general formula R—OOH (where R is a hydrocarbon group), and preferably R is a hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms. More preferably, it is a hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms, particularly a second or third alkyl group or an aryl group-substituted alkyl group.

第2アルキル基の例としてはシクロペンチル基やシクロヘキシル基があげられ、また第3アルキル基の例としては第3ブチル基や第3ペンチル基があげられる。
アリール基置換アルキル基の例としては1−フェニル−1−エチル基や2−フェニル−2−プロピル基があげられる。
Examples of the second alkyl group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, and examples of the third alkyl group include a third butyl group and a third pentyl group.
Examples of the aryl group-substituted alkyl group include a 1-phenyl-1-ethyl group and a 2-phenyl-2-propyl group.

有機ハイドロパーオキサイドは、希薄または濃厚な精製物または非精製物であってよい。   The organic hydroperoxide may be a diluted or concentrated purified product or non-purified product.

有機ハイドロパーオキサイド(一般式R−OOH)は、オレフィンと反応してヒドロキシル化合物(一般式R−OH)を生成する。有機ハイドロパーオキサイドとして、エチルベンゼンハイドロパーオキサイドを使用した場合には、その結果得られるヒドロキシル化合物は1−フェニルエタノールであり、これは脱水反応によりスチレンへと変換できる。クメンハイドロパーオキサイドを使用した場合には、その結果得られるヒドロキシル化合物は2−フェニル−2−プロパノールであり、これは脱水反応によってα−メチルスチレンに変換できる。スチレンおよびα−メチルスチレンの両者は工業的に有用な物質である。   An organic hydroperoxide (general formula R—OOH) reacts with an olefin to produce a hydroxyl compound (general formula R—OH). When ethylbenzene hydroperoxide is used as the organic hydroperoxide, the resulting hydroxyl compound is 1-phenylethanol, which can be converted to styrene by a dehydration reaction. When cumene hydroperoxide is used, the resulting hydroxyl compound is 2-phenyl-2-propanol, which can be converted to α-methylstyrene by a dehydration reaction. Both styrene and α-methylstyrene are industrially useful materials.

第3ペンチルハイドロパーオキサイドを使用したときに得られる第3ペンチルアルコールの脱水反応によって得られる第3アミレンは、イソプレンの前駆体として有用な物質である。また、第3ブチルハイドロパーオキサイドを使用したときに得られる第3ブチルアルコールは、オクタン価向上剤であるメチル第3ブチルエーテルの前駆体として有用な物質である。   The third amylene obtained by the dehydration reaction of the third pentyl alcohol obtained when the third pentyl hydroperoxide is used is a substance useful as a precursor of isoprene. Further, tertiary butyl alcohol obtained when tertiary butyl hydroperoxide is used is a substance useful as a precursor of methyl tertiary butyl ether which is an octane number improver.

オレフィンは、少なくとも一つの炭素−炭素二重結合を有する化合物である。オレフィンは非環式、単環式、二環式または多環式化合物であってよく、かつ、炭素−炭素二重結合を一つ以上有していてよい。炭素原子2〜60個のオレフィンが一般に好ましい。このようなオレフィンの例にはエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、スチレン、シクロヘキセン、ブタジエン、イソプレンがあげられる。   An olefin is a compound having at least one carbon-carbon double bond. The olefin may be an acyclic, monocyclic, bicyclic or polycyclic compound and may have one or more carbon-carbon double bonds. Olefins having 2 to 60 carbon atoms are generally preferred. Examples of such olefins include ethylene, propylene, 1-butene, isobutylene, 1-hexene, 2-hexene, 3-hexene, 1-octene, 1-decene, styrene, cyclohexene, butadiene and isoprene.

また、オレフィンとしては、置換基を有する化合物であってもよい。置換基の例としてはハロゲン原子や、酸素、硫黄、窒素原子を、水素および/または炭素原子と共に含有する置換基があげられる。ハロゲン原子の例としてはフルオロ原子、クロロ原子、ブロモ原子、ヨード原子があげられ、酸素、硫黄、窒素原子を、水素および/または炭素原子と共に含有する置換基としては、ヒドロキシル基、ホルミル基、メルカプト基、スルフィニル基、スルホニル基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、イミノ基があげられる。このような置換基を有するオレフィンの例には、アリルアルコール、クロチルアルコール、アリルクロライドがあげられる。   In addition, the olefin may be a compound having a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms and substituents containing oxygen, sulfur, and nitrogen atoms together with hydrogen and / or carbon atoms. Examples of the halogen atom include a fluoro atom, a chloro atom, a bromo atom, and an iodo atom. Examples of the substituent containing an oxygen, sulfur, or nitrogen atom together with a hydrogen and / or carbon atom include a hydroxyl group, a formyl group, and a mercapto group. Group, sulfinyl group, sulfonyl group, amino group, monoalkylamino group, dialkylamino group and imino group. Examples of the olefin having such a substituent include allyl alcohol, crotyl alcohol, and allyl chloride.

オレフィンの使用量は、(有機ハイドロパーオキサイド1モルあたり)1〜20モルであることが好ましい。   The amount of olefin used is preferably 1 to 20 mol (per mol of organic hydroperoxide).

エポキシ化反応は、溶媒及び/又は希釈剤を用いて液相中で実施できる。溶媒および希釈剤は、反応時の温度及び圧力のもとで液体であり、かつ、反応体及び生成物に対して実質的に不活性なものでならねばならない。溶媒は使用される有機ハイドロパーオキサイド溶液中に存在する物質からなるものであってよい。例えばクメンハイドロパーオキサイド(CMHP)がCMHPとその原料であるクメンとからなる混合物である場合には、とくに溶媒を添加することなく、これを溶媒の代用とすることも可能である。   The epoxidation reaction can be carried out in the liquid phase using a solvent and / or diluent. Solvents and diluents must be liquid under the temperature and pressure during the reaction and be substantially inert to the reactants and products. The solvent may consist of substances present in the organic hydroperoxide solution used. For example, when cumene hydroperoxide (CMHP) is a mixture of CMHP and its raw material cumene, it can be used as a substitute for the solvent without adding any solvent.

希釈剤として更に第2の溶媒を用いることができ、希釈剤として有用な溶媒としては、芳香族の単環式化合物及びアルカンなどがあげられる。芳香族の単環式化合物の例としてはベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、オルトジクロロベンゼンがあげられ、アルカンの例としてはヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカンがあげられる。また、余剰量のオレフィンを溶媒として使用することも可能である。すなわち、有機ハイドロパーオキサイドと一緒に供給された溶媒と共に、余剰量のオレフィンが溶媒として使用できる。溶媒全体の使用量は、(有機ハイドロパーオキサイド1モルあたり)20モル以下であることが好ましい。   A second solvent can be further used as the diluent, and examples of the solvent useful as the diluent include aromatic monocyclic compounds and alkanes. Examples of aromatic monocyclic compounds include benzene, toluene, chlorobenzene, bromobenzene, and orthodichlorobenzene, and examples of alkanes include hexane, heptane, octane, decane, and dodecane. It is also possible to use an excess amount of olefin as a solvent. That is, an excess amount of olefin can be used as the solvent together with the solvent supplied together with the organic hydroperoxide. The total amount of the solvent used is preferably 20 mol or less (per mol of organic hydroperoxide).

エポキシ化反応温度は、通常25〜200℃、好ましくは25〜150℃である。圧力は、反応混合物を液体の状態に保つために充分な圧力でよく、100〜10000kPaであることが好ましい。   The epoxidation reaction temperature is usually 25 to 200 ° C, preferably 25 to 150 ° C. The pressure may be sufficient to keep the reaction mixture in a liquid state, and is preferably 100 to 10,000 kPa.

エポキシ化反応の終了時に、所望生成物を含有する液状混合物を固体触媒から容易に分離することができる。ついで液状混合物を適当な方法によって精製することができる。精製方法としては、分別蒸留、選択抽出があげられる。溶媒、触媒、未反応オレフィン、未反応有機ハイドロパーオキサイドは再循環して再び使用することができる。本発明の方法は、スラリーまたは固定床によって実施することができる。大規模な工業的操作の場合には、固定床を用いるのが好ましい。本発明の方法は、回分法、半連続法または連続法によって実施することができる。有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンを含有する液を固定床に通した場合には、反応帯域から出た液状混合物には、触媒が全く含まれていないか又は実質的に含まれていない。   At the end of the epoxidation reaction, the liquid mixture containing the desired product can be easily separated from the solid catalyst. The liquid mixture can then be purified by a suitable method. Examples of the purification method include fractional distillation and selective extraction. The solvent, catalyst, unreacted olefin and unreacted organic hydroperoxide can be recycled and reused. The process of the present invention can be carried out with a slurry or a fixed bed. For large scale industrial operations, it is preferred to use a fixed bed. The process according to the invention can be carried out by batch, semi-continuous or continuous processes. When the liquid containing the organic hydroperoxide and the olefin is passed through the fixed bed, the liquid mixture exiting the reaction zone contains no or substantially no catalyst.

エポキシドは有用な工業用化学品である。プロピレンをエポキシ化することによって得られるプロピレンオキサイドは、プロピレングリコールあるいはポリプロピレングリコールの原料として工業的に重要である。塩化アリルをエポキシ化することによって得られるエピクロロヒドリンは、グリシジルエーテルあるいはグリセリンの原料として工業的に重要である。アリルアルコールをエポキシ化して得られるエポキシドもまた、グリセリンの原料として重要である。   Epoxides are useful industrial chemicals. Propylene oxide obtained by epoxidizing propylene is industrially important as a raw material for propylene glycol or polypropylene glycol. Epichlorohydrin obtained by epoxidizing allyl chloride is industrially important as a raw material for glycidyl ether or glycerin. Epoxides obtained by epoxidizing allyl alcohol are also important as raw materials for glycerin.

以下に実施例により本発明を説明する。
実施例1
含浸工程:窒素雰囲気下、冷却器、および窒素導入口を設けた100mL2口ナスフラスコに、シリカ(富士シリシア製、商品名G−10)3.00 gを入れ、そこに四塩化チタン(和光純薬製、1級)12.42 gを加えた。このナスフラスコをオイルバスに浸し、オイルバスの温度が140 ℃となるように2時間加熱した後、オイルバスからナスフラスコを上げて冷却し、含浸固体を得た。
The following examples illustrate the invention.
Example 1
Impregnation step: In a 100 mL 2-necked eggplant flask equipped with a cooler and a nitrogen inlet under a nitrogen atmosphere, 3.00 g of silica (manufactured by Fuji Silysia, trade name G-10) is placed, and titanium tetrachloride (Wako Pure) 12.42 g of medicinal product, first grade) was added. This eggplant flask was immersed in an oil bath and heated for 2 hours so that the temperature of the oil bath was 140 ° C., and then the eggplant flask was raised from the oil bath and cooled to obtain an impregnated solid.

乾燥工程:含浸固体を入れたナスフラスコに蒸留装置を取り付けオイルバスに浸し、オイルバスの温度が155℃となるように加熱し、余剰の液体を蒸留にて留去した。その後、オイルバスの温度を200℃に上げ、その温度で2時間乾燥させ、固体触媒3.34 gを得た。   Drying step: A distillation apparatus was attached to the eggplant flask containing the impregnated solid, immersed in an oil bath, heated so that the temperature of the oil bath was 155 ° C., and excess liquid was distilled off by distillation. Thereafter, the temperature of the oil bath was raised to 200 ° C. and dried at that temperature for 2 hours to obtain 3.34 g of a solid catalyst.

焼成工程:得られた固体触媒3.34 gを石英管に入れ、電気炉で内温が600℃程度となるように設定し、窒素を0.83 cm3/sの流量で導入しながら2時間加熱し、焼成固体触媒を得た。 Calcination step: Put 3.34 g of the obtained solid catalyst in a quartz tube, set the internal temperature to be about 600 ° C. in an electric furnace, and introduce 2 at a flow rate of 0.83 cm 3 / s. Heated for a time to obtain a calcined solid catalyst.

水和工程:得られた焼成固体触媒を石英管に入れ、電気炉で内温が400℃程度となるように設定し、水蒸気を飽和に含む窒素を0.83 cm3/sの流量で導入しながら2時間加熱し、水和固体触媒2.97 gを得た。 Hydration step: Put the obtained calcined solid catalyst in a quartz tube, set the internal temperature to about 400 ° C. in an electric furnace, and introduce nitrogen saturated with water vapor at a flow rate of 0.83 cm 3 / s The mixture was heated for 2 hours to obtain 2.97 g of a hydrated solid catalyst.

シリル化工程:窒素雰囲気下、冷却器、および窒素導入口を設けた100mL2口ナスフラスコに、水和固体触媒2.97 g、トルエン29.7 g、ヘキサメチルジシラザン2.0 gを加えた後、オイルバスに浸し、オイルバスの温度が110℃となるように設定し、1.5時間加熱した。加熱終了後、オイルバスからナスフラスコを上げて冷却した後、デカンテーションにて固体と液体を分離した。固体を110℃、1.33×103 Paで1.5時間乾燥させ、シリル化された固体触媒3.12 gを得た。 Silylation step: Under a nitrogen atmosphere, 2.97 g of a hydrated solid catalyst, 29.7 g of toluene, and 2.0 g of hexamethyldisilazane were added to a 100 mL 2-neck eggplant flask provided with a condenser and a nitrogen inlet. Then, it was immersed in an oil bath, the temperature of the oil bath was set to 110 ° C., and heated for 1.5 hours. After completion of the heating, the eggplant flask was raised from the oil bath and cooled, and then the solid and the liquid were separated by decantation. The solid was dried at 110 ° C. and 1.33 × 10 3 Pa for 1.5 hours to obtain 3.12 g of a silylated solid catalyst.

1−オクテンのクメンハイドロパーオキサイド(CMHP)を用いるエポキシ化反応によるオクテンオキサイド(OO)の合成:合成したシリル化された固体触媒(0.3g)、25重量%のクメンハイドロパーオキサイドを含むクメン(15g)、1−オクテン(22. 1 g)を磁気攪拌機付きオートクレーブに仕込み、105℃で1.5時間反応した。エポキシ化反応成績を表1に示す。ここで、
CMHP転化率 = 消費CMHP(mol)/仕込みCMHP(mol)×100
OO 収率 = 生成OO(mol)/消費CMHP(mol)
OO選択率 = 生成OO(mol)/(生成OO(mol)+生成オクテングリコール(mol))×100
であらわされる。
Synthesis of octene oxide (OO) by epoxidation using 1-octene cumene hydroperoxide (CMHP): synthesized silylated solid catalyst (0.3 g), cumene containing 25% by weight of cumene hydroperoxide (15 g) and 1-octene (22.1 g) were charged into an autoclave equipped with a magnetic stirrer and reacted at 105 ° C. for 1.5 hours. The epoxidation reaction results are shown in Table 1. here,
CMHP conversion rate = consumed CMHP (mol) / prepared CMHP (mol) × 100
OO yield = produced OO (mol) / consumed CMHP (mol)
OO selectivity = product OO (mol) / (product OO (mol) + product octene glycol (mol)) × 100
It is expressed.

比較例1
含浸工程でシリカと四塩化チタン以外に、溶媒としてヘプタン(和光純薬製、特級)30gを用いたことと、オイルバスの温度が115 ℃となるように加熱したこと以外は、実施例1と同様に触媒を製造して、オクテンオキサイドの合成を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
Example 1 except that 30 g of heptane (made by Wako Pure Chemicals, special grade) was used as a solvent in addition to silica and titanium tetrachloride in the impregnation step, and that the oil bath was heated to 115 ° C. Similarly, a catalyst was produced and octene oxide was synthesized. The results are shown in Table 1.

Figure 2007186467
Figure 2007186467

表1より、溶媒を用いずに含浸を行い、その後乾燥を行う方が、溶媒を用いて含浸を行い、その後乾燥を行うときに比べエポキシドの収率が高い触媒を得ることができることが明らかである。   From Table 1, it is clear that a catalyst having a higher epoxide yield can be obtained by impregnation without using a solvent and then drying, compared to when impregnation with a solvent and then drying. is there.

Claims (6)

固体触媒の存在下に、有機ハイドロパーオキサイドとオレフィンと反応させてエポキシドを得る方法であって、前記固体触媒が下記の工程を有するエポキシドの製造方法。
含浸工程:固体シリカに対し、液体チタン化合物を溶媒を用いずに接触させて、含浸固体を得る工程
乾燥工程:含浸工程で得られた含浸固体を乾燥させて、固体触媒を得る工程
A process for producing an epoxide by reacting an organic hydroperoxide and an olefin in the presence of a solid catalyst, wherein the solid catalyst has the following steps.
Impregnation step: A step in which a liquid titanium compound is brought into contact with solid silica without using a solvent to obtain an impregnated solid. A drying step: A step in which the solid impregnated in the impregnation step is dried to obtain a solid catalyst.
請求項1記載の各工程に加え、更に下記の焼成工程を有する請求項1記載のエポキシドの製造方法。
焼成工程:乾燥工程で得られた固体触媒を焼成して、焼成固体触媒を得る工程
The manufacturing method of the epoxide of Claim 1 which has the following baking process in addition to each process of Claim 1.
Calcination step: a step of calcination of the solid catalyst obtained in the drying step to obtain a calcination solid catalyst
請求項1〜2記載の各工程に加え、更に下記の水和工程を有する請求項1〜2のうちの一の請求項記載のエポキシドの製造方法。
水和工程:乾燥工程で得られた固体触媒、または焼成工程で得られた焼成固体触媒を、水の存在下で加熱して、水和固体触媒を得る工程
The method for producing an epoxide according to any one of claims 1 and 2, further comprising the following hydration step in addition to each step according to claims 1 and 2.
Hydration step: A step of obtaining a hydrated solid catalyst by heating the solid catalyst obtained in the drying step or the calcined solid catalyst obtained in the calcination step in the presence of water.
請求項1〜3記載の各工程に加え、更に下記のシリル化工程を有する請求項1〜3のうちの一の請求項記載のエポキシドの製造方法。
シリル化工程:乾燥工程で得られた固体触媒、または焼成工程で得られた焼成固体触媒、または水和工程で得られた水和固体触媒を、シリル化剤で処理して、シリル化された固体触媒を得る工程
The method for producing an epoxide according to one of claims 1 to 3, further comprising the following silylation step in addition to each step according to claims 1 to 3.
Silylation step: The solid catalyst obtained in the drying step, the calcined solid catalyst obtained in the calcining step, or the hydrated solid catalyst obtained in the hydration step was treated with a silylating agent to be silylated. Step of obtaining a solid catalyst
請求項1の工程に加え、更に下記のシリカ乾燥工程を有する請求項1に記載のエポキシドの製造方法。
シリカ乾燥工程:固体シリカを加熱乾燥して、乾燥固体シリカを得る工程
The manufacturing method of the epoxide of Claim 1 which has the following silica drying process in addition to the process of Claim 1.
Silica drying step: a step of heating solid silica to obtain dry solid silica
チタン化合物が四塩化チタンである請求項1に記載のエポキシドの製造方法。

The method for producing an epoxide according to claim 1, wherein the titanium compound is titanium tetrachloride.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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