JP2008178865A - Heteropolyoxo methalate compound catalyst for acid-base reaction, oxide decomposition reaction and oxidation reaction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘテロポリオキソメタレート化合物を必須成分とする特定反応用触媒に関する。より詳しくは、酸塩基反応、酸化物分解反応及び酸化反応からなる群より選ばれる少なくとも1つの反応に使用するための、11〜15族より選ばれる少なくとも一種の元素が導入されたヘテロポリオキソメタレート化合物を必須成分とする特定反応用触媒に関する。
The present invention relates to a catalyst for a specific reaction comprising a heteropolyoxometalate compound as an essential component. More specifically, a heteropolyoxometalate into which at least one element selected from
ヘテロ原子を中心とし、ポリ原子がヘテロ原子に酸素を介して配位した構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物が、酸化反応等の有機反応用触媒として使用できることが広く知られている。特に、ケギン型へテロポリオキソメタレートの構造中にあるべき原子が二つ欠けている欠損構造を有し、その部位に一種類以上の金属元素を含有するもの、すなわちポリ原子が一種類以上の他の金属元素により二つ置換された二置換型ヘテロポリオキソメタレートが、一置換型へテロポリオキソメタレートや三置換型へテロポリオキソメタレートに比較して特異な酸化触媒活性を示すことが知られている(非特許文献1参照)。しかしながら、該触媒はエポキシ化反応に対してのみ適用されており、酸塩基反応、酸化物分解反応やエポキシ化反応以外の酸化反応に使用できる触媒を開発することに工夫の余地があった。 It is widely known that a heteropolyoxometalate compound having a structure in which a polyatom is coordinated via oxygen to a heteroatom centered on a heteroatom can be used as a catalyst for an organic reaction such as an oxidation reaction. In particular, it has a defect structure in which two atoms that should be in the structure of Keggin type heteropolyoxometalate are missing, and contains one or more kinds of metal elements at that site, that is, one or more kinds of polyatoms Disubstituted heteropolyoxometalates that are disubstituted with other metal elements show unique oxidation catalytic activity compared to monosubstituted heteropolyoxometalates and trisubstituted heteropolyoxometalates It is known (see Non-Patent Document 1). However, the catalyst is applied only to the epoxidation reaction, and there has been room for improvement in developing a catalyst that can be used for oxidation reactions other than acid-base reaction, oxide decomposition reaction, and epoxidation reaction.
二欠損構造部位に銅を導入した二置換型へテロポリオキソメタレートの二量体の合成方法が開示されており、その構造がX線結晶構造解析により明らかとなっている(非特許文献2参照)。しかしながら、ヘテロポリオキソメタレート単量体化合物及び触媒としての使用方法は開示されておらず、後周期元素で置換されたヘテロポリオキソメタレート化合物を触媒としての利用するための工夫の余地があった。 A method of synthesizing a dimer of disubstituted heteropolyoxometalate in which copper is introduced into a two-deficient structure site has been disclosed, and the structure has been clarified by X-ray crystal structure analysis (Non-patent Document 2). reference). However, the heteropolyoxometalate monomer compound and the method of using it as a catalyst are not disclosed, and there is room for contrivance to use a heteropolyoxometalate compound substituted with a late element as a catalyst.
二価の遷移金属カチオンで置換されたポリオキソメタレートからなる化合物であって、オレフィン類、アルコール類またはアルデヒド類を分子状酸素含有ガスと接触させて含酸素有機化合物を製造するための触媒が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、該触媒は酸化反応に対してのみ適用されており、酸塩基反応や酸化物分解反応に使用できる触媒を開発することに工夫の余地があった。 A compound comprising a polyoxometalate substituted with a divalent transition metal cation, wherein a catalyst for producing an oxygen-containing organic compound by contacting an olefin, alcohol or aldehyde with a molecular oxygen-containing gas is provided. It is disclosed (for example, see Patent Document 1). However, the catalyst is applied only to the oxidation reaction, and there is room for improvement in developing a catalyst that can be used for acid-base reaction and oxide decomposition reaction.
二欠損型及び/又は三欠損構造部位を有するヘテロポリオキソメタレートアニオンと、バナジウム、タンタル、ニオブ、アンチモン、ビスマス、クロム、モリブデン、セレン、テルル、レニウム、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、白金、イリジウム、銀、金、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スカンジウム、イットリウム、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、ゲルマニウム、スズおよびランタノイドからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む触媒により、エチレン性二重結合を酸化剤により酸化させて、目的のエポキシ化合物を得ることが開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、該触媒はエポキシ化反応に対してのみ適用されており、酸塩基反応、酸化物分解反応やエポキシ化反応以外の酸化反応に使用できる触媒を開発することに工夫の余地があった。 Heteropolyoxometalate anion having two- and / or three-defect structural sites, vanadium, tantalum, niobium, antimony, bismuth, chromium, molybdenum, selenium, tellurium, rhenium, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium Platinum, iridium, silver, gold, zinc, aluminum, gallium, indium, scandium, yttrium, titanium, zirconium, hafnium, germanium, tin and a catalyst containing at least one element selected from the group consisting of lanthanoids, It is disclosed that a target epoxy compound is obtained by oxidizing a heavy bond with an oxidizing agent (see, for example, Patent Document 2). However, the catalyst is applied only to the epoxidation reaction, and there has been room for improvement in developing a catalyst that can be used for oxidation reactions other than acid-base reaction, oxide decomposition reaction, and epoxidation reaction.
二欠損型ポリオキソメタレートに、希土類、4族、5族、6族、7族、および9、10族のニッケル、パラジウム、イリジウム、白金からなる群から選ばれた元素を欠損部位に導入して触媒を用い、エチレン性二重結合を酸素により酸化させて、目的のエポキシ化合物を得ることが開示されている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、該触媒はエポキシ化反応に対してのみ適用されており、酸塩基反応、酸化物分解反応やエポキシ化反応以外の酸化反応に使用できる触媒を開発することに工夫の余地があった。
An element selected from the group consisting of nickel, palladium, iridium and platinum of rare earth,
ケギン型ヘテロポリオキソメタレート化合物が酸触媒として機能することが開示されている(例えば、非特許文献3)。しかしながら、該触媒はヘテロポリオキソメタレート化合物のカチオン部位に存在するプロトン等を利用するものであり、ヘテロポリオキソメタレートの欠損構造部位に導入した金属を触媒活性点として利用した高活性触媒を開発することに工夫の余地があった。
硫酸銅が1,3−双極性環状付加反応用触媒として機能することが開示されている(例えば、非特許文献4)。しかしながら、反応時間が長い上、触媒のターンオーバー数も決して高いものではなく、工業的に耐え得る該反応の高活性触媒を開発することに工夫の余地があった。
It has been disclosed that a Keggin type heteropolyoxometalate compound functions as an acid catalyst (for example, Non-Patent Document 3). However, the catalyst utilizes a proton or the like present at the cation site of the heteropolyoxometalate compound, and develops a highly active catalyst utilizing a metal introduced into the deficient structure site of the heteropolyoxometalate as a catalyst active site. There was room for ingenuity.
It is disclosed that copper sulfate functions as a catalyst for 1,3-dipolar cycloaddition reaction (for example, Non-Patent Document 4). However, the reaction time is long and the number of catalyst turnovers is never high, and there has been room for improvement in developing a highly active catalyst for the reaction that can be industrially tolerated.
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、酸塩基反応、酸化物分解反応及び酸化反応に使用することができるヘテロポリオキソメタレート化合物触媒を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heteropolyoxometalate compound catalyst that can be used in acid-base reactions, oxide decomposition reactions, and oxidation reactions.
本発明者らは、工業用触媒として有用なヘテロポリオキソメタレート化合物に着目し鋭意検討を重ねた結果、二欠損型ヘテロポリオキソメタレートアニオンの欠損部位に、11〜15族より選ばれる少なくとも一種の元素を導入したヘテロポリオキソメタレート化合物が、酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応の触媒となることを見出し、上記課題を見事に解決できることに想到した。また本発明者らは、このようなヘテロポリオキソメタレート化合物が、酸化反応、中でも酸化カップリング反応の触媒として好適に用いることができることをも見出し、本発明に到達したものである。
As a result of intensive investigations focusing on heteropolyoxometalate compounds useful as industrial catalysts, the present inventors have found that at least one selected from the
すなわち本発明は、酸塩基反応、酸化物分解反応及び酸化反応からなる群より選ばれる少なくとも1つの反応に使用され、ヘテロポリオキソメタレート化合物を必須成分とする特定反応用触媒であって、上記触媒として用いられるヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がケイ素、リン又はゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、11〜15族より選ばれる少なくとも一種の元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有することを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒である。
That is, the present invention is a catalyst for a specific reaction that is used in at least one reaction selected from the group consisting of an acid-base reaction, an oxide decomposition reaction, and an oxidation reaction, and includes a heteropolyoxometalate compound as an essential component. The heteropolyoxometalate compound used as is to contain a two-deficient structure site wherein the heteroatom is silicon, phosphorus or germanium and the polyatom is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium A heteropolyoxometalate compound having a heteropolyoxometalate structure in which at least one element (B) selected from
本発明はまた、上記へテロポリオキソメタレートアニオン(A)がγ型のケギン型へテロポリオキソメタレートアニオンであり、上記元素(B)同士が架橋されている特定反応用触媒であることが好ましいものである。 The present invention is also a catalyst for specific reaction in which the heteropolyoxometalate anion (A) is a γ-type Keggin-type heteropolyoxometalate anion and the elements (B) are cross-linked with each other. Is preferred.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒(以下においては、単に特定反応用触媒とも表記する)は、上述の構成よりなり、上記元素(B)を上記二欠損構造部位含有ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)に導入することにより得られたヘテロポリオキソメタレート化合物は、(1)酸化還元性(2)電気陰性度(3)磁性(4)双極子モーメント(5)酸塩基性(6)構造 等の優れた性質から、酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応において、従来では成し得なかった触媒活性が発現されるとともに、酸化反応においても優れた触媒活性が発現される。 The catalyst for a specific reaction (hereinafter also simply referred to as a catalyst for a specific reaction) using the heteropolyoxometalate compound of the present invention has the above-described configuration, and the element (B) is substituted with the above-described two-deficient structure-site-containing heteropolyoxometalate. The heteropolyoxometalate compound obtained by introduction into the rate anion (A) has (1) redox property (2) electronegativity (3) magnetism (4) dipole moment (5) acid basicity (6 ) Due to the excellent properties such as structure, in the acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction, catalytic activity that could not be achieved conventionally is expressed, and in the oxidation reaction, excellent catalytic activity is also expressed.
本発明の特定反応用触媒は、ヘテロポリオキソメタレート化合物を必須成分とするものである。特定反応用触媒は、ヘテロポリオキソメタレート化合物そのものを触媒として用いるものであってもよく、他の成分とともに用いるものであってもよい。他の成分とともに用いる場合、特定反応用触媒の主成分がヘテロポリオキソメタレート化合物であることが好ましく、特定反応用触媒100質量%に対するヘテロポリオキソメタレート化合物の割合が10質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、20質量%以上である。更に好ましくは、50質量%以上である。
なお、特定反応用触媒とは、本発明の触媒が、ヘテロポリオキソメタレート化合物が触媒としての機能を発揮する酸塩基反応、酸化物分解反応及び酸化反応において用いられるための触媒であることを意味するものである。
The catalyst for specific reaction of the present invention contains a heteropolyoxometalate compound as an essential component. The catalyst for the specific reaction may be one that uses the heteropolyoxometalate compound itself as a catalyst, or may be used together with other components. When used together with other components, the main component of the catalyst for specific reaction is preferably a heteropolyoxometalate compound, and the ratio of the heteropolyoxometalate compound to 100% by mass of the catalyst for specific reaction is 10% by mass or more. preferable. More preferably, it is 20 mass% or more. More preferably, it is 50 mass% or more.
The specific reaction catalyst means that the catalyst of the present invention is a catalyst for use in an acid-base reaction, oxide decomposition reaction and oxidation reaction in which the heteropolyoxometalate compound exhibits a function as a catalyst. To do.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒は、ヘテロ原子がケイ素、リン、もしくはゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン、バナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、11〜15族より選ばれる少なくとも一種の元素(B)が導入されていることを特徴とする。
The catalyst for specific reaction using the heteropolyoxometalate compound of the present invention is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, and vanadium, and the heteroatom is silicon, phosphorus, or germanium. It is characterized in that at least one element (B) selected from
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒における上記元素(B)と上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)との形態としては、元素(B)がヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の二欠損部位に導入されることになる。二欠損部位に導入されるとは、元素(B)が欠損部位に組み込まれる形態、すなわち、あるべきポリ原子が元素(B)により置換された形態であってもよいし、特に元素(B)のイオン半径が大きい場合には、二欠損部位に元素(B)が組み込まれることなく、配位した形態であってもよい。好ましくは、元素(B)が二欠損部位に組み込まれる形態である。この場合、元素(B)が互いに隣接していることが好ましい。元素(B)が互いに隣接する異性体としては、α、β、γ、δ、ε体等が存在するが、α、β体は角を共有した異性体であり、γ、δ、ε体は稜を共有した異性体である。より好ましくは、β体及び/またはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンの骨格中に元素(B)が組み込まれた形態であり、この中でも最も好ましくはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンに組み込まれた形態である。ヘテロポリオキソメタレート化合物は単量体であっても多量体であってもよい。単量体とは、単位構造中にヘテロポリオキソメタレートアニオン部位が一個含まれることを意味し、多量体とは単位構造中にヘテロポリオキソメタレートアニオン部位が複数個含まれることを意味する。より好ましくは、ヘテロポリオキソメタレートアニオン部位を一個含む単量体である。このようなヘテロポリオキソメタレート化合物の構造は、X線結晶構造解析、元素分析、UVやFT−IR分光測定等から決定または推定される。
上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、結晶構造中で、あるべきポリ原子が二つ欠けている二欠損構造部位を有するヘテロポリオキソメタレートアニオンであって、ヘテロ原子がケイ素、リン、もしくはゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン、バナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上のものである。このようなヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、ヘテロ原子に酸素を介してポリ原子が10個配位したケギン型と呼ばれる結晶構造を有するものである。
The form of the element (B) and the heteropolyoxometalate anion (A) in the catalyst for specific reaction using the heteropolyoxometalate compound of the present invention is as follows. The element (B) is a heteropolyoxometalate anion (A). It will be introduced into the defect site. The term “introduced into the two deficient sites” may be a form in which the element (B) is incorporated into the deficient site, that is, a form in which a desired poly atom is replaced by the element (B), and in particular, the element (B). When the ionic radius of is large, the element (B) may be coordinated without being incorporated into the two-deficient site. Preferably, the element (B) is incorporated into two deficient sites. In this case, it is preferable that the elements (B) are adjacent to each other. The isomers in which the element (B) is adjacent to each other include α, β, γ, δ, ε isomers, etc., but the α, β isomers are isomers sharing a corner, and the γ, δ, ε isomers are It is an isomer with shared ridges. More preferred is a form in which the element (B) is incorporated into the skeleton of a β-form and / or a γ-form two-deficient Keggin-type polyoxometalate anion. It is a form incorporated into an oxometalate anion. The heteropolyoxometalate compound may be a monomer or a multimer. A monomer means that one heteropolyoxometalate anion site is contained in the unit structure, and a multimer means that a plurality of heteropolyoxometalate anion sites are contained in the unit structure. More preferably, it is a monomer containing one heteropolyoxometalate anion moiety. The structure of such a heteropolyoxometalate compound is determined or estimated from X-ray crystal structure analysis, elemental analysis, UV or FT-IR spectroscopy, and the like.
The heteropolyoxometalate anion (A) is a heteropolyoxometalate anion having a two-deficient structure site lacking two poly atoms that should be present in the crystal structure, wherein the hetero atom is silicon, phosphorus, or germanium. And at least one poly atom selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, and vanadium. Such a heteropolyoxometalate anion (A) has a crystal structure called a Keggin type in which 10 polyatoms are coordinated to heteroatoms via oxygen.
本発明におけるヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、下記一般式(1)で表されるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンであることが好ましい。
一般式(1):
[QM10Oj]k− (1)
ここで、一般式(1)において、Qはケイ素、リン、もしくはゲルマニウム原子を、Mはポリ原子を表す。jとkは正数であり、kはQとMの価数によって決まる。より好ましくは、Qがケイ素であり、Mがタングステンであるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンである。更に好ましくは、その異性体構造がβ体及び/またはγ体である[β−SiW10O36]8−及び/または[γ−SiW10O36]8−である。最も好ましくは、[γ−SiW10O36]8−である。
The heteropolyoxometalate anion (A) in the present invention is preferably a Keggin type heteropolyoxometalate anion represented by the following general formula (1).
General formula (1):
[QM 10 O j ] k- (1)
Here, in the general formula (1), Q represents a silicon, phosphorus, or germanium atom, and M represents a poly atom. j and k are positive numbers, and k is determined by the valences of Q and M. More preferably, it is a Keggin type heteropolyoxometalate anion in which Q is silicon and M is tungsten. More preferably, [β-SiW 10 O 36 ] 8− and / or [γ-SiW 10 O 36 ] 8− whose isomer structure is β-form and / or γ-form. Most preferred is [γ-SiW 10 O 36 ] 8- .
本発明で用いるヘテロポリオキソメタレートアニオンは二欠損型であるが、本発明の作用効果を有する限り、一欠損型または三欠損型のものを含んでいても良い。 Although the heteropolyoxometalate anion used in the present invention is a two-deficient type, it may include a one-deficient or three-deficient type as long as it has the effects of the present invention.
ヘテロポリオキソメタレートアニオンの塩を形成する対カチオンとしては、例えば、プロトン、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類カチオン、亜鉛イオン、ランタニドイオン、アルミニウムイオン、インジウムイオン、錫イオン、鉛イオン、鉄イオン、銅イオン、チタンイオン、ジルコニウムイオン、マンガンイオン、ルテニウムイオン、コバルトイオン等のイオンや、第四級アンモニウム塩(アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、トリブチルメチルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、トリラウリルメチルアンモニウム塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、ベンジルトリエチルアンモニウム塩、ベンジルトリブチルアンモニウム塩、セチルピリジニウム塩)、第四級ホスホニウム塩(テトラメチルホスホニウム塩、テトラエチルホスホニウム塩、テトラブチルホスホニウム塩、テトラフェニルホスホニウム塩、エチルトリフェニルホスホニウム塩、ベンジルトリフェニルホスホニウム塩)等の有機カチオンが好適である。カチオンは一種類または二種類以上用いることができる。上記へテロポリオキソメタレート単量体化合物触媒を得るためにはカチオンの選択が重要な要素の一つとなる。 Examples of counter cations that form salts of heteropolyoxometalate anions include protons, alkali metal cations, alkaline earth cations, zinc ions, lanthanide ions, aluminum ions, indium ions, tin ions, lead ions, iron ions, copper Ions such as ions, titanium ions, zirconium ions, manganese ions, ruthenium ions, cobalt ions, quaternary ammonium salts (ammonium salts, tetramethylammonium salts, tetraethylammonium salts, tetrapropylammonium salts, tetrabutylammonium salts, tributyl) Methylammonium salt, trioctylmethylammonium salt, trilaurylmethylammonium salt, benzyltrimethylammonium salt, benzyltriethylammonium salt, benzyltrimethyl Organic cations such as tylammonium salt, cetylpyridinium salt), quaternary phosphonium salt (tetramethylphosphonium salt, tetraethylphosphonium salt, tetrabutylphosphonium salt, tetraphenylphosphonium salt, ethyltriphenylphosphonium salt, benzyltriphenylphosphonium salt) Is preferred. One kind or two or more kinds of cations can be used. In order to obtain the heteropolyoxometalate monomer compound catalyst, the selection of the cation is one of the important factors.
上記元素(B)は、11〜15族より選ばれる少なくとも一種の元素であるが、用いる用途により適宜選択することができる。元素(B)として好ましくは、Cu、Ag、Au、Zn、B、Al、Ga、In、Sn、Pb、Sb、Biであり、より好ましくは、Cu、Ag、Au、Zn、Al、In、Sn、Sb、Biである。更に好ましくは、Cu、Zn、Al、Inであり、特に好ましくは、Cu又はAlである。元素(B)が、Cu又はAlであると、稜共有型に配置した元素が(1)酸化還元特性を十分に発揮し、酸化物分解反応や酸化反応に対して特異な活性を発現したり、(2)空の配位座が働いて高いルイス酸性を発現したりすることになる。
また、元素(B)を導入したヘテロポリオキソメタレート化合物の混合物や、異種元素を導入したヘテロポリオキソメタレート化合物を合成する場合には、上記元素(B)より選ばれる元素を二種以上使用しても良い。
The element (B) is at least one element selected from
In addition, when synthesizing a mixture of heteropolyoxometalate compounds into which element (B) is introduced or heteropolyoxometalate compounds into which heterogeneous elements are introduced, two or more elements selected from the above elements (B) are used. May be.
上記元素(B)を導入する際に使用する形態としては塩の形態でも、酸化物等の形態でも良い。塩としては、無機塩でも有機塩でも良いが、中でも酢酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、プロトン塩、アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩等が好適である。導入する上記元素(B)を含む多核錯体のような複合型の塩を用いることも可能である。 The form used when introducing the element (B) may be a salt form or an oxide form. The salt may be an inorganic salt or an organic salt. Among them, acetate salt, nitrate salt, halide salt, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, proton salt, ammonium salt, tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt. Salts, tetrabutylammonium salts and the like are preferred. It is also possible to use a complex salt such as a polynuclear complex containing the element (B) to be introduced.
触媒調製に使用する上記元素(B)を含む塩のモル量としては、ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)1モルに対して、1モルより多いことが好ましい。より好ましくは1.1モル以上であり、更に好ましくは、1.5モル以上である。また、8モル以下であることが好ましい。より好ましくは3モル以下であり、更に好ましくは、2.5モル以下である。
触媒調製時の上記元素(B)の添加としては、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)を含む溶液または混合液中に、元素(B)の塩または化合物を粉体のまま、もしくは溶液として添加して行うことが好ましいが、(A)と同時に添加するか、または先に溶媒中に溶解された状況で行っても良い。元素(B)の塩または化合物の添加は、一括添加しても良いし、徐々に添加しても良い。ヘテロポリオキソメタレート化合物の製造は、一回の工程で行っても、複数回に分けて行っても良い。例えば、(B)の所定量のうちの一部を残した状態でいったん生成物を取り出し、再度生成物を溶媒に再溶解した後、残りの(B)を添加する方法でもよい。
The molar amount of the salt containing the element (B) used for preparing the catalyst is preferably more than 1 mol per 1 mol of the heteropolyoxometalate anion (A). More preferably, it is 1.1 mol or more, More preferably, it is 1.5 mol or more. Moreover, it is preferable that it is 8 mol or less. More preferably, it is 3 mol or less, More preferably, it is 2.5 mol or less.
As the addition of the element (B) at the time of catalyst preparation, the salt or compound of the element (B) is added as a powder or as a solution to the solution or mixture containing the heteropolyoxometalate anion (A). However, it may be added at the same time as (A) or may be carried out in the state of being dissolved in a solvent first. The element (B) salt or compound may be added all at once or gradually. The production of the heteropolyoxometalate compound may be carried out in one step or in several steps. For example, a method may be used in which a product is once taken out while leaving a part of a predetermined amount of (B), the product is redissolved in a solvent, and then the remaining (B) is added.
触媒調製時の溶液のpHとしては、0.1〜7.5の範囲が良く、好ましくは1.0〜7.3であり、より好ましくは、1.5〜7.0であり、更に好ましくは、1.8〜7.0である。pHの設定は、上記へテロポリオキソメタレート化合物の構造を決定する重要な要素の一つであり、上記元素(B)の種類によって上記の範囲内で適宜選定すればよい。上記元素(B)の添加に伴いpHが変化する場合には、酸もしくは塩基により適宜最適値に設定すればよい。 The pH of the solution during catalyst preparation is preferably in the range of 0.1 to 7.5, preferably 1.0 to 7.3, more preferably 1.5 to 7.0, still more preferably. Is 1.8 to 7.0. The setting of the pH is one of the important factors that determine the structure of the heteropolyoxometalate compound, and may be appropriately selected within the above range depending on the type of the element (B). In the case where the pH changes with the addition of the element (B), an optimum value may be appropriately set with an acid or a base.
本発明の触媒調製時に使用する溶媒としては、特に限定されるものではないが、水や含水有機溶媒および有機溶媒を用いることができる。有機溶媒は水に溶解するものでも溶解しないものでも良いが、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、t−ブタノール、クロロホルム等が好適である。該へテロポリオキソメタレート化合物単量体を得るためには溶媒の選択が重要な要素の一つとなる。 Although it does not specifically limit as a solvent used at the time of catalyst preparation of this invention, Water, a water-containing organic solvent, and an organic solvent can be used. The organic solvent may be either soluble or insoluble in water, but acetone, acetonitrile, methanol, ethanol, propanol, t-butanol, chloroform and the like are suitable. In order to obtain the heteropolyoxometalate compound monomer, the selection of the solvent is one of the important factors.
また上記溶媒の体積は、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)1ミリモルに対して、0.5mL以上であることが好ましい。より好ましくは1mL以上であり、更に好ましくは1.5mL以上である。また、300mL以下であることが好ましい。より好ましくは200mL以下であり、更に好ましくは、180mL以下である。 The volume of the solvent is preferably 0.5 mL or more per 1 mmol of the heteropolyoxometalate anion (A). More preferably, it is 1 mL or more, More preferably, it is 1.5 mL or more. Moreover, it is preferable that it is 300 mL or less. More preferably, it is 200 mL or less, More preferably, it is 180 mL or less.
上記溶媒の液温は、0℃以上120℃以下が好ましい。より好ましくは、5℃以上75℃以下であり、更に好ましくは、10℃以上50℃以下である。 The liquid temperature of the solvent is preferably 0 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. More preferably, it is 5 degreeC or more and 75 degrees C or less, More preferably, it is 10 degreeC or more and 50 degrees C or less.
上記元素(B)が二欠損部位に組み込まれる形態である場合、元素(B)は互いに隣接していることが好ましく、互いに隣接する元素(B)同士は、窒素、酸素、リン、硫黄、セレン、テルルから選ばれる少なくとも一種の元素及び/または該元素含有基を介して結合している、つまり、該元素及び/または該元素含有基で架橋されていることが好ましい。より好ましくは、窒素、酸素、硫黄であり、更に好ましくは、窒素、酸素である。具体的には、窒素原子、アミノ基、アジド基等の窒素含有基や、酸素原子、水酸基、アルコール基、アルコキシ基、水等の酸素含有基である。 When the element (B) is incorporated into the two deficient sites, the element (B) is preferably adjacent to each other, and the elements (B) adjacent to each other are nitrogen, oxygen, phosphorus, sulfur, selenium. And at least one element selected from tellurium and / or bonded via the element-containing group, that is, crosslinked with the element and / or the element-containing group. More preferred are nitrogen, oxygen and sulfur, and still more preferred are nitrogen and oxygen. Specific examples include nitrogen-containing groups such as nitrogen atoms, amino groups, and azide groups, and oxygen-containing groups such as oxygen atoms, hydroxyl groups, alcohol groups, alkoxy groups, and water.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、上記架橋構造の中でも、元素(B)同士が、窒素含有基及び/または酸素含有基で架橋されているものであることが好ましい。より好ましくは、窒素含有基及び/または酸素含有基で架橋される元素(B)が銅及び/またはアルミニウムであることである。更に好ましくは、元素(B)が銅であり、銅元素同士が窒素含有基で架橋されているもの、または、元素(B)がアルミニウムであり、アルミニウム元素同士が酸素含有基で架橋されているものである。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention is preferably one in which the elements (B) are crosslinked with a nitrogen-containing group and / or an oxygen-containing group among the above-mentioned crosslinked structures. More preferably, the element (B) crosslinked with a nitrogen-containing group and / or an oxygen-containing group is copper and / or aluminum. More preferably, the element (B) is copper and the copper elements are cross-linked with a nitrogen-containing group, or the element (B) is aluminum and the aluminum elements are cross-linked with an oxygen-containing group. Is.
上記窒素含有基を導入するためには、触媒の調製時にアジ化ナトリウム、アミン等の窒素を含有する塩及び/または化合物を加えたり、ヘテロポリオキソメタレート化合物を単離後に該塩及び/または該化合物で処理したりすることになる。同様に、酸素含有基を導入するためには、特別な処置を行わなくてもよい場合もあるが、触媒の調製時にアルコール等の酸素を含有する塩及び/または化合物や酸を加えたり、ヘテロポリオキソメタレート化合物を単離後に該塩及び/または該化合物や酸で処理したりすることもできる。該元素は、元素(B)間に1個以上4個以下存在することが好ましい。より好ましくは、1個以上3個以下である。 In order to introduce the nitrogen-containing group, a salt and / or compound containing nitrogen such as sodium azide or amine is added during the preparation of the catalyst, or the salt and / or the compound is isolated after the heteropolyoxometalate compound is isolated. Treatment with compounds. Similarly, in order to introduce an oxygen-containing group, special treatment may not be required. However, a salt and / or a compound or acid containing oxygen such as alcohol may be added during the preparation of the catalyst, The oxometalate compound can also be treated with the salt and / or the compound or acid after isolation. It is preferable that 1 or more and 4 or less of this element exists between elements (B). More preferably, it is 1 or more and 3 or less.
本発明の触媒における元素(B)の合計含有量としては、単位構造中のヘテロ原子1個に対して0.1個を超えることが好ましい。より好ましくは、0.5個以上であり、更に好ましくは、1個以上である。また、5個以下であることが好ましい。より好ましくは3個以下であり、更に好ましくは、2.5個以下である。触媒として反応に使用した場合、上記元素(B)の価数は変化してもよい。 The total content of the element (B) in the catalyst of the present invention is preferably more than 0.1 with respect to one hetero atom in the unit structure. More preferably, it is 0.5 or more, and more preferably 1 or more. Moreover, it is preferable that it is 5 or less. More preferably, it is 3 or less, and more preferably 2.5 or less. When used as a catalyst in the reaction, the valence of the element (B) may vary.
本発明の特定反応用触媒を利用する場合、気相・液相・超臨界相等いずれの反応場においても使用することができる。その使用形態としては、気相反応で用いる場合、触媒自体を固体として反応を行う形態や触媒を担体に担持して反応を行う形態が可能である。触媒担体としては、各種イオン交換樹脂、シリカ、アルミナ、チタニア、シルコニア、酸化錫や他の酸化物等の一般的に気−固反応に使用される担体を用いることができる。 When the catalyst for specific reaction of the present invention is used, it can be used in any reaction field such as a gas phase, a liquid phase, and a supercritical phase. As a usage form, when used in a gas phase reaction, a form in which the reaction is carried out with the catalyst itself as a solid or a form in which the reaction is carried by supporting the catalyst on a carrier is possible. As the catalyst carrier, carriers generally used for gas-solid reactions such as various ion exchange resins, silica, alumina, titania, sirconia, tin oxide and other oxides can be used.
触媒自体を固体として使用する場合、好ましい対カチオンは、プロトン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、ランタニドイオン、鉄イオン、銅イオン、パラジウムイオン、白金イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、チタンイオン、ジルコニウムイオン、バナジウムイオン、ニオブイオン、クロムイオン、マンガンイオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、イリジウムイオン、インジウムイオンである。 When the catalyst itself is used as a solid, preferred counter cations are protons, potassium ions, sodium ions, cesium ions, magnesium ions, calcium ions, barium ions, zinc ions, aluminum ions, lanthanide ions, iron ions, copper ions, palladium. Ion, platinum ion, cobalt ion, nickel ion, titanium ion, zirconium ion, vanadium ion, niobium ion, chromium ion, manganese ion, ruthenium ion, rhodium ion, iridium ion, and indium ion.
液相反応で用いる場合には、触媒を溶解させて均一系で反応させる形態、触媒を溶媒に溶解させずに液相に懸濁させて反応を行う形態が挙げられる。触媒を固相として反応を行うことも可能である。この時、対カチオンを変更することで触媒自体を固体として使用することができ、反応後の触媒と生成物の分離が容易になる。 When used in a liquid phase reaction, a form in which the catalyst is dissolved and reacted in a homogeneous system, and a form in which the reaction is carried out by suspending the catalyst in the liquid phase without dissolving it in a solvent can be mentioned. It is also possible to carry out the reaction using the catalyst as a solid phase. At this time, by changing the counter cation, the catalyst itself can be used as a solid, and the catalyst and the product after the reaction can be easily separated.
また、触媒を担体に担持することによっても、触媒を固相として使用することができる。触媒担体としては、各種イオン交換樹脂、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫や他の酸化物等の一般的に不均一系反応に使用される担体を用いることができる。均一系及び/または不均一系で反応を行うに際し、好ましい対カチオンは、プロトン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、ランタニドイオン、鉄イオン、銅イオン、パラジウムイオン、白金イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、チタンイオン、ジルコニウムイオン、バナジウムイオン、ニオブイオン、クロムイオン、マンガンイオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、イリジウムイオン、インジウムイオンテトラブチルアンモニウム塩、テトラオクチルアンモニウム塩、トリオクチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、メチルトリセチルアンモニウム塩、セチルピリジニウム塩である。対カチオンの選択により触媒が溶液に不溶となる場合には、担体に担持することなく触媒自体を不均一系触媒として使用することも可能である。 Further, the catalyst can be used as a solid phase by supporting the catalyst on a carrier. As the catalyst carrier, carriers generally used for heterogeneous reactions such as various ion exchange resins, silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide and other oxides can be used. In carrying out the reaction in a homogeneous system and / or heterogeneous system, preferred counter cations are protons, potassium ions, sodium ions, cesium ions, magnesium ions, calcium ions, barium ions, zinc ions, aluminum ions, lanthanide ions, iron ions. , Copper ion, palladium ion, platinum ion, cobalt ion, nickel ion, titanium ion, zirconium ion, vanadium ion, niobium ion, chromium ion, manganese ion, ruthenium ion, rhodium ion, iridium ion, indium ion tetrabutylammonium salt, Tetraoctyl ammonium salt, trioctyl ammonium salt, cetyl trimethyl ammonium salt, methyl tricetyl ammonium salt, and cetyl pyridinium salt. When the catalyst becomes insoluble in the solution due to the selection of the counter cation, the catalyst itself can be used as a heterogeneous catalyst without being supported on the carrier.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、種々の酸塩基反応や酸化物分解反応に触媒として好適に適用することができるものである。このように、酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応に本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒が使用されることは、本発明の好適な実施形態の1つである。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention can be suitably applied as a catalyst to various acid-base reactions and oxide decomposition reactions. Thus, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the catalyst for a specific reaction using the heteropolyoxometalate compound of the present invention is used for the acid-base reaction and / or the oxide decomposition reaction.
本発明の酸塩基反応の具体例としては特に限定されず、例えば、(1)エステル化反応、(2)炭素骨格異性化反応、(3)重合反応、(4)付加反応、(5)開環反応、(6)脱離反応、(7)アセタール化反応、(8)ケタール化反応、(9)芳香族求電子置換反応、(10)芳香族求核置換反応、(11)アルドール反応、(12)ピナコール転移反応、(13)ベックマン転移反応、(14)カニッツァロ反応、(15)クライゼン縮合反応、(16)ダルゼンズ縮合反応、(17)ディールズアルダー反応、(18)フリーデルクラフツ反応、(19)フリース転移反応、(20)ガッターマン・コッホ反応、(21)マンニッヒ反応、(22)マイケル反応、(23)プリンス反応、(24)グリコシル化反応、(25)加溶媒分解反応、(26)1,3−双極性環状付加反応、(27)エン反応やカルボニル−エン反応、および(28)これら(1)〜(27)以外の反応等が挙げられる。このような酸塩基反応により、官能基や骨格が新しく構築された有機化合物の製造が可能となる。 Specific examples of the acid-base reaction of the present invention are not particularly limited. For example, (1) esterification reaction, (2) carbon skeleton isomerization reaction, (3) polymerization reaction, (4) addition reaction, (5) opening Ring reaction, (6) elimination reaction, (7) acetalization reaction, (8) ketalization reaction, (9) aromatic electrophilic substitution reaction, (10) aromatic nucleophilic substitution reaction, (11) aldol reaction, (12) Pinacol transfer reaction, (13) Beckmann transfer reaction, (14) Cannizzaro reaction, (15) Claisen condensation reaction, (16) Darzens condensation reaction, (17) Diels-Alder reaction, (18) Friedel-Crafts reaction, (19) Fries transfer reaction, (20) Gutterman-Koch reaction, (21) Mannich reaction, (22) Michael reaction, (23) Prince reaction, (24) Glycosylation reaction, (25) Solvent Solution reaction, (26) 1,3-dipolar cycloaddition reaction, (27) ene reaction or carbonyl - ene reaction, and (28) thereof (1) reaction of non - (27) below. By such an acid-base reaction, it is possible to produce an organic compound in which a functional group or a skeleton is newly constructed.
本発明の酸化物分解反応の具体例としては特に限定されず、過酸化水素や一酸化窒素等の分解反応等が挙げられる。このような酸化物分解反応により、例えば上記触媒は漂白活性化剤や漂白剤組成物、あるいは環境浄化触媒等に適用することができる。 Specific examples of the oxide decomposition reaction of the present invention are not particularly limited, and examples thereof include decomposition reactions such as hydrogen peroxide and nitric oxide. By such an oxide decomposition reaction, for example, the catalyst can be applied to a bleach activator, a bleach composition, an environmental purification catalyst, or the like.
本発明の特定反応用触媒は、上記酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応の中でも、1,3−双極性環状付加反応に特に好適である。1,3−双極性環状付加反応は、例えば下記一般式(2)のように表される。以下では、本発明の好ましい実施形態として上記触媒を用い、1,3−双極性環状付加反応によりトリアゾールの製造を行う場合における反応基質や反応条件等について説明する。
一般式(2)
The catalyst for specific reaction of the present invention is particularly suitable for 1,3-dipolar cycloaddition reaction among the acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction. The 1,3-dipolar cycloaddition reaction is represented, for example, by the following general formula (2). Hereinafter, the reaction substrate, reaction conditions, and the like in the case where the above catalyst is used as a preferred embodiment of the present invention and triazole is produced by 1,3-dipolar cycloaddition reaction will be described.
General formula (2)
上記一般式(2)の式中のR及びR'は、同一もしくは異なっていてもよく、水素原子、
炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のシクロアルキル基、芳香族含有基であることが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ハロゲン化フェニル基、ベンジル基、メチルベンジル基である。アジ化合物は、単離した化合物でも系中で発生させた化合物でもよい。系中で発生させる場合は、特にその方法は限定されるものではないが、例えばR'−N3のN3部位をハロゲンに代えた化合物とアジ化ナトリウムを
利用することができる。アジ化合物を使用する際には、特に爆発を起こさないよう注意しなければならない。
R and R ′ in the general formula (2) may be the same or different, and may be a hydrogen atom,
It is preferable that they are a C1-C18 alkyl group, a C1-C18 cycloalkyl group, and an aromatic group. More preferably, they are a C1-C12 alkyl group, a C1-C12 cycloalkyl group, a phenyl group, a methylphenyl group, a methoxyphenyl group, a halogenated phenyl group, a benzyl group, and a methylbenzyl group. The azide compound may be an isolated compound or a compound generated in the system. When it is generated in the system, the method is not particularly limited. For example, a compound in which the N3 portion of R′-N3 is replaced with halogen and sodium azide can be used. When using azide compounds, special care must be taken not to cause an explosion.
上記特定反応用触媒を酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応に使用する場合の使用量としては、反応基質100質量部に対して、0.0001質量部以上とすることが好ましく、また、3000質量部以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.01質量部以上であり、また、1500質量部以下である。また、触媒の種類としては、一種または二種以上用いることができる。 The amount of the specific reaction catalyst used in the acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction is preferably 0.0001 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the reaction substrate, and 3000 It is preferable to set it as a mass part or less. More preferably, it is 0.01 parts by mass or more and 1500 parts by mass or less. Moreover, as a kind of catalyst, 1 type, or 2 or more types can be used.
上記酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応の反応方法としては、気相反応もしくは液相反応のいずれの反応方法においても、本発明の触媒を使用することが可能であるが、液相中で反応を行うことが反応活性の面でより好ましい。 As the reaction method of the acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction, the catalyst of the present invention can be used in any reaction method of gas phase reaction or liquid phase reaction. It is more preferable in terms of reaction activity to carry out the reaction.
上記酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応を液相中で行う場合、用いる溶媒としては、水および/または有機溶媒であり、有機溶媒としては一種または二種以上用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルまたはイソプロパノール、第三級ブタノール等の炭素数1〜6の第一、二、三級の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のエチレンオキシド、プロピレンオキシドが開環したオリゴマー類、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル等の含窒素化合物、リン酸トリエチル、リン酸ジエチルヘキシル等のリン酸エステル等のリン化合物、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。 When the acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction is performed in a liquid phase, the solvent to be used is water and / or an organic solvent, and the organic solvent can be used singly or in combination. Examples of such an organic solvent include primary, secondary, and tertiary monohydric alcohols having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, normal or isopropanol, and tertiary butanol, ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Polyhydric alcohols, ethylene oxides such as diethylene glycol and triethylene glycol, oligomers with ring-opened propylene oxide, ethers such as ethyl ether, isopropyl ether, dioxane and tetrahydrofuran, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetyl acetone , Nitrogen compounds such as dimethylformamide, nitromethane, acetonitrile and benzonitrile, phosphorus compounds such as phosphate esters such as triethyl phosphate and diethylhexyl phosphate, Chloroform, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and normal hexane, aliphatic hydrocarbons n-heptane, toluene, xylene and like aromatic hydrocarbons, cyclohexane, alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and the like.
上記溶媒の中でも、炭素数1〜4のアルコール類、ジクロロメタン、ヘプタン、ヘキサン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン等や、これらの混合物を用いることが好ましい。なお、基質化合物が反応条件で液体の場合には、上記溶媒を使用することなくニートで反応を行うことも可能である。 Among the above solvents, it is preferable to use alcohols having 1 to 4 carbon atoms, dichloromethane, heptane, hexane, acetonitrile, benzonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, toluene, xylene, or a mixture thereof. When the substrate compound is liquid under the reaction conditions, it is possible to carry out the reaction neat without using the solvent.
上記酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応における反応条件としては、例えば、反応温度は、液相反応の場合には、0℃以上が好ましく、より好ましくは室温以上である。また250℃以下が好ましく、より好ましくは、180℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また150時間以内が好ましい。より好ましくは、48時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、50atm以下である。また、減圧下で反応を行うこともできる。気相反応の場合には、100℃以上が好ましく、より好ましくは150℃以上である。また600℃以下が好ましく、より好ましくは、500℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また1000時間以内が好ましい。より好ましくは、800時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、100atm以下である。 As a reaction condition in the acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction, for example, in the case of a liquid phase reaction, the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably room temperature or higher. Moreover, 250 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 180 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 150 hours. More preferably, it is within 48 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 50 atm or less. The reaction can also be performed under reduced pressure. In the case of a gas phase reaction, 100 ° C. or higher is preferable, and 150 ° C. or higher is more preferable. Moreover, 600 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 500 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 1000 hours. More preferably, it is within 800 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 100 atm or less.
上記酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応において、本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応触媒を使用することにより、トリアゾール化合物を製造することができ、各種工業製品の製造において用いる中間体や原料として有用な化合物である化合物を供給するための製造方法として好適に適用することができる。 In the above acid-base reaction and / or oxide decomposition reaction, a triazole compound can be produced by using a specific reaction catalyst of the heteropolyoxometalate compound of the present invention, and an intermediate used in the production of various industrial products, The present invention can be suitably applied as a production method for supplying a compound that is a useful compound as a raw material.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物はまた、種々の酸化反応触媒として好適に適用することができるものである。このように、酸化反応に本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒が使用されることもまた、本発明の好適な実施形態の1つである。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention can also be suitably applied as various oxidation reaction catalysts. Thus, it is also one of the preferred embodiments of the present invention that the catalyst for specific reaction using the heteropolyoxometalate compound of the present invention is used for the oxidation reaction.
本発明の酸化反応の具体例としては特に限定されず、例えば、(1)不飽和結合の酸化(アルケンやアルキンの不飽和二重結合や不飽和三重結合の酸化)、(2)水酸基の酸化、(3)ヘテロ原子の酸化(硫黄原子や窒素原子等の酸化)、(4)飽和炭化水素部位の酸化、(5)芳香環の酸化、(6)これら(1)〜(5)以外の酸化カップリング反応等の酸化反応等が挙げられる。 Specific examples of the oxidation reaction of the present invention are not particularly limited. For example, (1) oxidation of unsaturated bond (oxidation of unsaturated double bond or unsaturated triple bond of alkene or alkyne), (2) oxidation of hydroxyl group (3) Oxidation of heteroatoms (oxidation of sulfur atoms, nitrogen atoms, etc.), (4) Oxidation of saturated hydrocarbon moieties, (5) Oxidation of aromatic rings, (6) Other than (1) to (5) An oxidation reaction such as an oxidative coupling reaction may be mentioned.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒は、上記酸化反応の中でも、酸化カップリング反応に使用されることが好ましい。本発明の特定反応用触媒は、酸化カップリング反応に使用されると、優れた触媒活性を発現することができる。酸化カップリング反応は、例えば、下記一般式(3)のように表される。 The catalyst for a specific reaction using the heteropolyoxometalate compound of the present invention is preferably used for an oxidative coupling reaction among the above oxidation reactions. The catalyst for specific reaction of the present invention can exhibit excellent catalytic activity when used in an oxidative coupling reaction. The oxidative coupling reaction is represented, for example, by the following general formula (3).
上記一般式(3)の式中のR’’及びR’’’は、同一もしくは異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜18のシクロアルキル基、芳香族含有基であることが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のシクロアルキル基、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ハロゲン化フェニル基、ベンジル基、メチルベンジル基である。また、これらの基は、エステル基、ケトン基、アルデヒド基、水酸基、カルボキシル基、エーテル基、ハロゲン基、アミン基、ニトリル基等の官能基を含有してもよい。 R ″ and R ′ ″ in the general formula (3) may be the same or different, and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, An aromatic group is preferred. More preferably, they are a C1-C12 alkyl group, a C1-C12 cycloalkyl group, a phenyl group, a methylphenyl group, a methoxyphenyl group, a halogenated phenyl group, a benzyl group, and a methylbenzyl group. Moreover, these groups may contain functional groups such as ester groups, ketone groups, aldehyde groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, ether groups, halogen groups, amine groups, and nitrile groups.
分子状酸素を酸化剤として使用する場合、酸素圧力は0.0001atm以上、150atm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.01atm以上、50atm以下である。過酸化水素を酸化剤として使用する場合、過酸化水素の使用形態としては、実用的には0.01〜70質量%の水溶液、アルコール類の溶液が好適であるが、100%の過酸化水素も使用可能である。使用量としては、反応基質と過酸化水素のモル比(反応基質のモル数/過酸化水素のモル数)が1000/1以下となるようにすることが好ましく、より好ましくは100/1以下である。また、1/1000以上となるようにすることが好ましく、より好ましくは、1/500以上である。 When molecular oxygen is used as the oxidizing agent, the oxygen pressure is preferably 0.0001 atm or more and 150 atm or less. More preferably, it is 0.01 atm or more and 50 atm or less. When hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, a practical use form of hydrogen peroxide is preferably an aqueous solution of 0.01 to 70% by mass or a solution of alcohols. Can also be used. The amount used is preferably such that the molar ratio of the reaction substrate to hydrogen peroxide (number of moles of reaction substrate / number of moles of hydrogen peroxide) is 1000/1 or less, more preferably 100/1 or less. is there. Moreover, it is preferable to set it as 1/1000 or more, More preferably, it is 1/500 or more.
上記特定反応用触媒を酸化反応に使用する場合の使用量としては、反応基質100質量部に対して0.0001質量部以上とすることが好ましく、また、3000質量部以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.01質量部以上であり、また、1500質量部以下である。また、触媒の種類としては、一種または二種以上用いることができる。 When the specific reaction catalyst is used for the oxidation reaction, the amount used is preferably 0.0001 parts by mass or more and preferably 3000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the reaction substrate. More preferably, it is 0.01 parts by mass or more and 1500 parts by mass or less. Moreover, as a kind of catalyst, 1 type, or 2 or more types can be used.
上記酸化反応の反応方法としては、気相反応もしくは液相反応のいずれの反応方法においても、本発明の触媒を使用することが可能であるが、液相中で反応を行うことが反応活性の面でより好ましい。 As the reaction method of the oxidation reaction, the catalyst of the present invention can be used in any reaction method of a gas phase reaction or a liquid phase reaction. It is more preferable in terms of surface.
上記酸化反応を液相中で行う場合、用いる溶媒としては、水および/または有機溶媒を用いることになり、有機溶媒としては一種または二種以上用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルまたはイソプロパノール、第三級ブタノール等の炭素数1〜6の第一、二、三級の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のエチレンオキシド、プロピレンオキシドが開環したオリゴマー類、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル等の含窒素化合物、リン酸トリエチル、リン酸ジエチルヘキシル等のリン酸エステル等のリン化合物、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。 When the oxidation reaction is performed in a liquid phase, water and / or an organic solvent are used as the solvent, and one or more organic solvents can be used. Examples of such an organic solvent include primary, secondary, and tertiary monohydric alcohols having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, normal or isopropanol, and tertiary butanol, ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Polyhydric alcohols, ethylene oxides such as diethylene glycol and triethylene glycol, oligomers with ring-opened propylene oxide, ethers such as ethyl ether, isopropyl ether, dioxane and tetrahydrofuran, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetyl acetone , Nitrogen compounds such as dimethylformamide, nitromethane, acetonitrile and benzonitrile, phosphorus compounds such as phosphate esters such as triethyl phosphate and diethylhexyl phosphate, Chloroform, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, n-hexane, aliphatic hydrocarbons n-heptane, toluene, xylene and like aromatic hydrocarbons, cyclohexane, alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and the like.
上記溶媒の中でも、炭素数1〜4のアルコール類、ジクロロメタン、ヘプタン、ヘキサン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン等や、これらの混合物を用いることが好ましい。なお、基質化合物が反応条件で液体の場合には、上記溶媒を使用することなくニートで反応を行うことも可能である。 Among the above solvents, it is preferable to use alcohols having 1 to 4 carbon atoms, dichloromethane, heptane, hexane, acetonitrile, benzonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, toluene, xylene, or a mixture thereof. When the substrate compound is liquid under the reaction conditions, it is possible to carry out the reaction neat without using the solvent.
上記酸化反応における反応条件としては、例えば、反応温度は、液相反応の場合には、0℃以上が好ましく、より好ましくは室温以上である。また250℃以下が好ましく、より好ましくは、180℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また150時間以内が好ましい。より好ましくは、48時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、50atm以下である。また、減圧下で反応を行うこともできる。気相反応の場合には、100℃以上が好ましく、より好ましくは150℃以上である。また600℃以下が好ましく、より好ましくは、500℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また1000時間以内が好ましい。より好ましくは、800時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、100atm以下である。 As reaction conditions in the oxidation reaction, for example, in the case of a liquid phase reaction, the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably room temperature or higher. Moreover, 250 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 180 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 150 hours. More preferably, it is within 48 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 50 atm or less. The reaction can also be performed under reduced pressure. In the case of a gas phase reaction, 100 ° C. or higher is preferable, and 150 ° C. or higher is more preferable. Moreover, 600 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 500 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 1000 hours. More preferably, it is within 800 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 100 atm or less.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例のみに限定されるものではない。X線結晶構造解析は、SHELXH−97を使用した。二欠損型ケギン型ポリオキソメタレートK8[γ−SiW10O36]・12H2Oは、以下の文献に従い合成した。A.Teze、G.Herve、「インオーガニック シンセシーズ(Inorg.Synth.)」(米国)、1990年、第27巻、p.85。IRの
測定にはJASCO FT/IR−460、NMRの測定にはJEOL JNM−EX−270、CSI−MSの測定にはJEOL JMS−T100LC、X線の測定にはRIGAKU AFC−10 Saturn 70 CCD Detectorを使用した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, the scope of the present invention is not limited only to these Examples. For the X-ray crystal structure analysis, SHELXH-97 was used. Two-deficient Keggin-type polyoxometalate K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] · 12H 2 O was synthesized according to the following literature. A. Tze, G.M. Herve, “Inorganic Synth.” (USA), 1990, 27, p.85. JASCO FT / IR-460 for IR measurement, JEOL JNM-EX-270 for NMR measurement, JEOL JMS-T100LC for CSI-MS measurement, RIGAKU AFC-10 Saturn 70 CCD detector for X-ray measurement It was used.
(実施例1)C64H164N10SiW10O45Cu2の合成(9水和物として単離)
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 1.0g(0.34mmol)を水20mLに添加した。ここにCuCl2 0.090g(0.68mmol)を水20mLに溶かした溶液を加え、室温で1分間攪拌した。続いて、NaN30.11g(0.68mmol)を水20mLに溶かした溶液を加えた。この時の溶液のpHは6.3であった。臭化テトラブチルアンモニウム塩2.0g(6.0mmol)を水20mLに溶かした溶液を加え、1M硝酸水溶液を用いてpHを6.0に設定した。20分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。緑色沈殿物を、水(10mL)とジエチルエーテル(50mL)で洗浄した。収量:0.78g。FT−IR分析結果:(KBr)/cm−1: 3433、2961、2934、2872、2078、1485、1463、1421、1381、1365、1347、1268、1152、1100、1064、1026、994、977、957、914、895、873、847、809、769、734、697、552、511、477、461、387、363、352、316、305の位置に、ピークが検出された。29Si−NMR分析結果(CD3CN):−122.8ppm。185W−NMR(CD3CN):−130.6、−136.3ppm。CSI−MS分析結果(MeCN):m/z 3866{[(C4H9)4N]5H2[SiW10O36Cu2(N3)2]}+。X線結晶構造解析の結果を図1及び表1〜2に示した。
Example 1 Synthesis of C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 (isolated as a non-hydrate)
1.0 g (0.34 mmol) of K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] · 12H 2 O was added to 20 mL of water. A solution prepared by dissolving 0.090 g (0.68 mmol) of CuCl 2 in 20 mL of water was added thereto, followed by stirring at room temperature for 1 minute. Subsequently, a solution obtained by dissolving 0.11 g (0.68 mmol) of NaN 3 in 20 mL of water was added. The pH of the solution at this time was 6.3. A solution of 2.0 g (6.0 mmol) of tetrabutylammonium bromide dissolved in 20 mL of water was added, and the pH was set to 6.0 using 1 M aqueous nitric acid solution. The mixture was stirred for 20 minutes and suction filtered to collect the precipitate. The green precipitate was washed with water (10 mL) and diethyl ether (50 mL). Yield: 0.78g. FT-IR analysis results: (KBr) / cm −1 : 3433, 2961, 2934, 2872, 2078, 1485, 1463, 1421, 1381, 1365, 1347, 1268, 1152, 1100, 1064, 1026, 994, 977, Peaks were detected at positions 957, 914, 895, 873, 847, 809, 769, 734, 697, 552, 511, 477, 461, 387, 363, 352, 316, 305. 29Si-NMR analysis result (CD3CN): -122.8 ppm. 185W-NMR (CD3CN): -130.6, -136.3 ppm. CSI-MS analysis result (MeCN): m / z 3866 {[(C 4 H 9 ) 4 N] 5 H 2 [SiW 10 O 36 Cu 2 (N 3 ) 2 ]} + . The results of X-ray crystal structure analysis are shown in FIG.
(実施例2)C52H127N5O43SiW10Al2の合成
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 1.0g(0.34mmol)を水10mLに添加した。ここにAl(NO3)3・9H2O 0.26g(0.69mmol)を水10mLに溶かした溶液を加えた。続いて、1M炭酸カリウム水溶液でpHを3.4〜3.6に調節し、室温で15分間攪拌した。塩化テトラメチルアンモニウム塩0.48g(4.4mmol)を加え、30分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。白色沈殿物を、水(10mL)とジエチルエーテル(50mL)で洗浄した。収量:0.57g。FT−IR分析結果:(KBr)/cm−1:3457、3257、3034、2966、1
635、1484、1449、1418、1384、1286、997、957、901、875、795、717、628、538、510、490、474、415、399、386、368、353、337、312の位置に、ピークが検出された。X線結晶構造解析の結果を図2及び表3〜4に示した。
Was (Example 2) C 52 H 127 N 5 O 43
635, 1484, 1449, 1418, 1384, 1286, 997, 957, 901, 875, 795, 717, 628, 538, 510, 490, 474, 415, 399, 386, 368, 353, 337, 312 , Peaks were detected. The results of X-ray crystal structure analysis are shown in FIG. 2 and Tables 3-4.
(実施例3)1,3−双極性環状付加反応を利用したトリアゾール化合物の合成
試験管に実施例1で得られた化合物触媒C64H164N10SiW10O45Cu2(ベンジルアジドに対して2mol%)を取り、ベンジルアジド(0.50mmol)、フェニルアセチレン(1.0mmol)、アセトニトリル(1.5mL)を加え、空気下60℃で5時間攪拌し、目的のトリアゾール化合物を91%収率で得た。収率はナフタレンを内標化合物としてガスクロマトグラフィーにより決定した。反応後、反応液を−30℃まで冷却し、得られた結晶を濾過して、元素分析的に純粋なトリアゾール化合物を収率90%で得た。トリアゾール化合物を得た後の触媒を含む濾液を再利用し、再度上記と同様の反応に用いたところ、反応時間3時間で目的のトリアゾール化合物が収率93%で得られた。
Example 3 Synthesis of Triazole Compound Utilizing 1,3-Dipolar Cycloaddition Reaction Compound Catalyst C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 Obtained in Example 1 2 mol%), benzyl azide (0.50 mmol), phenylacetylene (1.0 mmol) and acetonitrile (1.5 mL) were added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 5 hours under air to obtain 91% of the desired triazole compound. Obtained at a rate. The yield was determined by gas chromatography using naphthalene as an internal standard compound. After the reaction, the reaction solution was cooled to −30 ° C., and the resulting crystals were filtered to obtain an elementally pure triazole compound with a yield of 90%. When the filtrate containing the catalyst after obtaining the triazole compound was reused and used again in the same reaction as described above, the desired triazole compound was obtained in a yield of 93% in a reaction time of 3 hours.
(比較例1)
触媒をC64H164N10SiW10O45Cu2からCu(ClO4)2・6H2Oに変更した以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は1%であった。
(Comparative Example 1)
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the catalyst was changed from C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 to Cu (ClO 4 ) 2 · 6H 2 O. The yield of the triazole compound was 1%.
(比較例2)
触媒をC64H164N10SiW10O45Cu2からCuCl2に変更した以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は1%であった。
(Comparative Example 2)
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the catalyst was changed from C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 to CuCl 2 . The yield of the triazole compound was 1%.
(比較例3)
触媒をC64H164N10SiW10O45Cu2からCuSO4・5H2Oに変更した以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は1%未満であった。
(Comparative Example 3)
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the catalyst was changed from C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 to CuSO 4 .5H 2 O. The yield of the triazole compound was less than 1%.
(実施例4)
基質をフェニルアセチレンから3−メチルフェニルアセチレンに変更した以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は98%であった。
Example 4
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the substrate was changed from phenylacetylene to 3-methylphenylacetylene. The yield of the triazole compound was 98%.
(実施例5)
基質をベンジルアジドから4−メチルベンジルアジドに変更し、反応時間を6時間とした以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は99%であった。
(Example 5)
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the substrate was changed from benzyl azide to 4-methylbenzyl azide and the reaction time was changed to 6 hours. The yield of the triazole compound was 99%.
(実施例6)
基質をベンジルアジドからアダマンチルアジドに変更し、反応時間を13時間とした以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は95%であった。
(Example 6)
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that the substrate was changed from benzyl azide to adamantyl azide and the reaction time was 13 hours. The yield of the triazole compound was 95%.
(実施例7)
基質をベンジルアジドからオクチルアジドに変更し、反応時間を6時間とした以外は、実施例3と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は97%であった。
(Example 7)
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that the substrate was changed from benzyl azide to octyl azide and the reaction time was 6 hours. The yield of the triazole compound was 97%.
(実施例8)
試験管に実施例1で得られた化合物触媒C64H164N10SiW10O45Cu2(塩化物に対して2mol%)を取り、塩化ベンジル(0.50mmol)、アジ化ナトリウム(0.52mmol)、アセトニトリル/メタノール(2mL、v/v=1/1)混合溶媒を加え、空気下60℃で7時間攪拌した。ここに、フェニルアセチレン(1.0mmol)を加え、更に同条件で24時間攪拌した。目的のトリアゾール化合物を90%収率で得た。収率はナフタレンを内標化合物としてガスクロマトグラフィーにより決定した。
(Example 8)
The compound catalyst C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 (2 mol% based on chloride) obtained in Example 1 was taken in a test tube, and benzyl chloride (0.50 mmol), sodium azide (0. 52 mmol), acetonitrile / methanol (2 mL, v / v = 1/1) mixed solvent was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 7 hours under air. To this was added phenylacetylene (1.0 mmol), and the mixture was further stirred for 24 hours under the same conditions. The desired triazole compound was obtained in 90% yield. The yield was determined by gas chromatography using naphthalene as an internal standard compound.
(実施例9)
基質をフェニルアセチレンから4−メトキシフェニルアセチレンに変更した以外は、実施例8と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は99%であった。
Example 9
The reaction was performed in the same manner as in Example 8 except that the substrate was changed from phenylacetylene to 4-methoxyphenylacetylene. The yield of the triazole compound was 99%.
(実施例10)
基質を塩化ベンジルから塩化4−メチルベンジルに変更した以外は、実施例8と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は94%であった。
(Example 10)
The reaction was performed in the same manner as in Example 8 except that the substrate was changed from benzyl chloride to 4-methylbenzyl chloride. The yield of the triazole compound was 94%.
(実施例11)
基質を塩化ベンジルからヨウ化オクチルに変更した以外は、実施例8と同様に反応を行った。トリアゾール化合物の収率は91%であった。
(Example 11)
The reaction was performed in the same manner as in Example 8 except that the substrate was changed from benzyl chloride to octyl iodide. The yield of the triazole compound was 91%.
(実施例12)
フラスコに実施例1で得られた化合物触媒C64H164N10SiW10O45Cu2(ベンジルアジドに対して0.1mol%)を取り、ベンジルアジド(50mmol)、フェニルアセチレン(100mmol)、アセトニトリル(150mL)を加え、空気下60℃で24時間攪拌し、目的のトリアゾール化合物を91%収率で得た。収率はナフタレンを内標化合物としてガスクロマトグラフィーにより決定した。触媒ターンオバーフリクエンシーは40h−1であり、ターンオーバー数は910であった。非特許文献4の系に比較して、ターンオーバー数は9.1倍高いことになる。
(Example 12)
The compound catalyst C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 (0.1 mol% with respect to benzyl azide) obtained in Example 1 was taken in a flask, and benzyl azide (50 mmol), phenylacetylene (100 mmol), acetonitrile (150 mL) was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 24 hours under air to obtain the desired triazole compound in 91% yield. The yield was determined by gas chromatography using naphthalene as an internal standard compound. The catalyst turnover frequency was 40 h −1 and the turnover number was 910. Compared with the system of
(実施例13)
試験管に実施例1で得られた化合物触媒C64H164N10SiW10O45Cu2(過酸化水素に対して5mol%)を取り、35%過酸化水素水(5.0mmol)、水(5mL)を加え、室温で1時間攪拌した。反応後、溶液中には過酸化水素が存在しないことを、硫酸四アンモニウムセリウム水溶液を用いた酸化還元滴定により確認した。
(Example 13)
The compound catalyst C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 (5 mol% with respect to hydrogen peroxide) obtained in Example 1 was taken in a test tube, 35% hydrogen peroxide water (5.0 mmol), water (5 mL) was added and stirred at room temperature for 1 hour. After the reaction, the absence of hydrogen peroxide in the solution was confirmed by redox titration using an aqueous tetraammonium cerium sulfate solution.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物触媒は、上述の構成からなり、二欠損型へテロポリオキソメタレートアニオンの欠損部位に11〜15族より選ばれる元素を導入した化合物で、酸塩基反応及び/又は酸化物分解反応用触媒として好適に使用することができる。
The heteropolyoxometalate compound catalyst of the present invention has the above-described structure, and is a compound in which an element selected from
(実施例14)
フラスコに実施例1で得られた化合物触媒C64H164N10SiW10O45Cu2(基質に対して銅換算で4.4mol%)を取り、フェニルアセチレン(1.0mmol)、ベンゾニトリル(1.0mL)を加え、酸素1.0atm下、100℃で3時間攪拌し、目的のホモカップリング化合物を91%収率で得た。収率はナフタレンを内標化合物としてガスクロマトグラフィーにより決定した。
(Example 14)
The compound catalyst C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 (4.4 mol% in terms of copper based on the substrate) obtained in Example 1 was taken in a flask, and phenylacetylene (1.0 mmol), benzonitrile ( 1.0 mL) was added, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 3 hours under 1.0 atm of oxygen to obtain the desired homocoupling compound in 91% yield. The yield was determined by gas chromatography using naphthalene as an internal standard compound.
(実施例15)
基質をフェニルアセチレンからp−フルオロフェニルアセチレンに変更した以外は、実施例14と同様に反応を行った。目的のホモカップリング化合物の収率は96%であった。
(Example 15)
The reaction was performed in the same manner as in Example 14 except that the substrate was changed from phenylacetylene to p-fluorophenylacetylene. The yield of the desired homocoupling compound was 96%.
(実施例16)
基質をフェニルアセチレンからp−メトキシフェニルアセチレンに変更した以外は、実施例14と同様に反応を行った。目的のホモカップリング化合物の収率は97%であった。
(Example 16)
The reaction was performed in the same manner as in Example 14 except that the substrate was changed from phenylacetylene to p-methoxyphenylacetylene. The yield of the desired homocoupling compound was 97%.
(実施例17)
基質をフェニルアセチレンから2−ヒドロキシ−2−メチル−3−ブチンに変更し、反応時間を2時間とした以外は、実施例14と同様に反応を行った。目的のホモカップリング化合物の収率は99%であった。
(Example 17)
The reaction was performed in the same manner as in Example 14 except that the substrate was changed from phenylacetylene to 2-hydroxy-2-methyl-3-butyne and the reaction time was 2 hours. The yield of the desired homocoupling compound was 99%.
(比較例4)
触媒をC64H164N10SiW10O45Cu2からCuClに変更した以外は、実施例14と同様に反応を行った。目的のホモカップリング化合物の収率は2.0%であった。
(Comparative Example 4)
The reaction was performed in the same manner as in Example 14 except that the catalyst was changed from C 64 H 164 N 10 SiW 10 O 45 Cu 2 to CuCl. The yield of the desired homocoupling compound was 2.0%.
(実施例18)
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 10g(3.4mmol)を水100mLに添加した。ここにAl(NO3)3・9H2O 2.6g(6.9mmol)を水100mLに溶かした溶液を加えた。続いて、1M炭酸カリウム水溶液でpHを3.8に調節し、室温で15分間攪拌した。塩化テトラメチルアンモニウム塩4.8g(44mmol)を加え、30分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。白色沈殿物を、水(100mL)とジエチルエーテル(500mL)で洗浄した。収量:7.0g。得られた化合物(6.0g)を水300mLに溶かした後、不溶物をろ過し、ここに臭化テトラブチルアンモニウム(20g、62mmol)を加え、続いて1M硝酸水溶液を加えてpHを2.6に調節した。室温で30分間攪拌し、ろ過・乾燥によりテトラブチルアンモニウムを対カチオンに持つ[SiW10O36Al2(OH)2]4−を得た。収量:6.1g。該化合物を触媒(基質に対してアルミニウム換算で5.0mol%)としてアセトニトリル(3.0mL)に加え、(+)−シトロネラール(1.0mmol)を加えてアルゴン1.0atm下、75℃で10時間攪拌し、(−)−イソプレゴール(収率:81%)、(+)−ネオ−イソプレゴール(収率:9%)、(+)−ネオイソ−イソプレゴール(収率:3%)を得た。収率はガスクロマトグラフィーにより決定した。
(Example 18)
10 g (3.4 mmol) of K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] · 12H 2 O was added to 100 mL of water. Al a (NO 3) 3 · 9H 2 O 2.6g (6.9mmol) was added a solution prepared by dissolving in water 100mL here. Subsequently, the pH was adjusted to 3.8 with 1M aqueous potassium carbonate solution, and the mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. 4.8 g (44 mmol) of tetramethylammonium chloride salt was added, stirred for 30 minutes, and suction filtered to collect the precipitate. The white precipitate was washed with water (100 mL) and diethyl ether (500 mL). Yield: 7.0 g. The obtained compound (6.0 g) was dissolved in 300 mL of water, insoluble matters were filtered, tetrabutylammonium bromide (20 g, 62 mmol) was added thereto, and then a 1M aqueous nitric acid solution was added to adjust the pH to 2. Adjusted to 6. The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, and [SiW 10 O 36 Al 2 (OH) 2 ] 4- having tetrabutylammonium as a counter cation was obtained by filtration and drying. Yield: 6.1 g. The compound was added to acetonitrile (3.0 mL) as a catalyst (5.0 mol% in terms of aluminum with respect to the substrate), (+)-citronellal (1.0 mmol) was added, and 10 at 75 ° C. under argon of 1.0 atm. The mixture was stirred for a period of time to obtain (-)-isopulegol (yield: 81%), (+)-neo-isopulegol (yield: 9%), and (+)-neoiso-isopulegol (yield: 3%). The yield was determined by gas chromatography.
(比較例5)
テトラブチルアンモニウムを対カチオンに持つ[SiW10O36Al2(OH)2]4−
から硝酸アルミニウムに触媒を変更した以外は、実施例18と同様に反応を行った。(−)−イソプレゴール(収率:15%)、(+)−ネオ−イソプレゴール(収率:13%)、(+)−イソ−イソプレゴール(収率:0.3%)、(+)−ネオイソ−イソプレゴール(収率:1.7%)を得た。
(Comparative Example 5)
[SiW 10 O 36 Al 2 (OH) 2 ] having tetrabutylammonium as a counter cation 4-
The reaction was carried out in the same manner as in Example 18 except that the catalyst was changed from aluminum nitrate to aluminum nitrate. (-)-Isopulegol (yield: 15%), (+)-neo-isopulegol (yield: 13%), (+)-iso-isopulegol (yield: 0.3%), (+)-neoisogol -Isopulegol (yield: 1.7%) was obtained.
本発明の酸塩基反応、酸化物分解反応及び酸化反応からなる群より選ばれる少なくとも1つの反応に使用するためのヘテロポリオキソメタレート化合物を必須成分とする特定反応用触媒は、二欠損型へテロポリオキソメタレートアニオンの欠損部位に11〜15族より選ばれる元素を導入した新しいヘテロポリオキソメタレート化合物を必須とするものであり、医農薬中間体を製造する触媒や漂白活性化剤等として利用できることが期待される。
The catalyst for a specific reaction having a heteropolyoxometalate compound as an essential component for use in at least one reaction selected from the group consisting of acid-base reaction, oxide decomposition reaction and oxidation reaction of the present invention is a two-deficient heterogeneous compound. A new heteropolyoxometalate compound in which an element selected from the
Claims (3)
該触媒として用いられるヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がケイ素、リン又はゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、11〜15族より選ばれる少なくとも一種の元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有する
ことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒。 A catalyst for a specific reaction that is used in at least one reaction selected from the group consisting of an acid-base reaction, an oxide decomposition reaction, and an oxidation reaction, comprising a heteropolyoxometalate compound as an essential component;
The heteropolyoxometalate compound used as the catalyst has a two-deficient structure site in which the heteroatom is silicon, phosphorus or germanium and the polyatom is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium A heteropolyoxometalate having a heteropolyoxometalate structure in which at least one element (B) selected from Group 11 to 15 is introduced into a deficient structure site of the contained heteropolyoxometalate anion (A) Catalyst for specific reaction by rate compound.
ことを特徴とする請求項1に記載のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒。 The heteropolyoxometalate compound according to claim 1, wherein the heteropolyoxometalate anion (A) is a γ-type Keggin-type heteropolyoxometalate anion. Specific reaction catalyst.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のヘテロポリオキソメタレート化合物による特定反応用触媒。 The catalyst for a specific reaction using a heteropolyoxometalate compound according to claim 1 or 2, wherein the heteropolyoxometalate compound is cross-linked between elements (B).
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