JP2009215647A - Method for producing carbonic acid diester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルコキシアニオンと一酸化炭素とを、白金族元素を含む触媒の存在下で電解反応させることにより炭酸ジエステルを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a carbonic acid diester by electrolytically reacting an alkoxy anion and carbon monoxide in the presence of a catalyst containing a platinum group element.
炭酸ジエステルは、電解液等の溶媒、アルキル化剤、カルボニル化剤等の合成原料、ガソリンやディーゼル燃料の添加剤、ポリカーボネートやポリウレタンの原料等として広く使用されている。 Carbonic diesters are widely used as solvents such as electrolytes, synthetic raw materials such as alkylating agents and carbonylating agents, additives for gasoline and diesel fuel, and raw materials for polycarbonate and polyurethane.
従来、炭酸ジエステルの製造方法としては、ホスゲン法、酸化的カルボニル化法、エステル交換法などが知られているが、このうち、有害物質であるホスゲンを用いない方法が求められている。 Conventionally, phosgene methods, oxidative carbonylation methods, transesterification methods, and the like are known as methods for producing carbonic acid diesters, and among these, methods that do not use phosgene, which is a harmful substance, are required.
このため、電解液溶媒として需要の伸びている炭酸ジアルキルは、古くはホスゲン法で製造されていたが、近年は酸化的カルボニル化法やエステル交換法で製造されるケースが増えている。一方、ポリカーボネート原料として注目されている炭酸ジフェニルは、フェノールから生成するフェノキシアニオンの求核性が低いため、炭酸ジアルキルと同様の反応では製造できず、多くは未だにホスゲン法で製造されている。 For this reason, dialkyl carbonate, which is increasing in demand as an electrolyte solvent, has been produced by the phosgene method in the past, but in recent years, it has been increasingly produced by an oxidative carbonylation method or a transesterification method. On the other hand, diphenyl carbonate, which is attracting attention as a polycarbonate raw material, cannot be produced by the same reaction as dialkyl carbonate because of the low nucleophilicity of the phenoxy anion produced from phenol, and many are still produced by the phosgene method.
炭酸ジエステルの合成法のうち、酸化的カルボニル化法は、有機ヒドロキシ化合物と一酸化炭素との反応によるものであり、その例としては、周期律表第IB族、第IIB族又は第VIII族に属する金属を含む触媒の存在下、一酸化炭素及び酸素の混合ガスを液状のメタノールと反応させる方法(特許文献1を参照)や、酸素、一酸化炭素及びアルカノールを金属ハライド触媒の存在下、気相で反応させる方法(特許文献2を参照)、亜硝酸エステルと一酸化炭素とを白金族金属を含む固体触媒の存在下、気相で反応させる方法(特許文献3を参照)等がある。なお、上述の如く、酸化的カルボニル化法による炭酸ジメチルの合成は、すでに実用化されているが、炭酸ジフェニルについては転化率、選択率とも十分でなく、未だ実用化には至っていない。 Among the synthesis methods of carbonic acid diesters, the oxidative carbonylation method is based on the reaction of an organic hydroxy compound and carbon monoxide, and examples thereof include those in Group IB, IIB or VIII of the periodic table. A method of reacting a mixed gas of carbon monoxide and oxygen with liquid methanol in the presence of a metal-containing catalyst (see Patent Document 1), oxygen, carbon monoxide and alkanol in the presence of a metal halide catalyst; There are a method of reacting in a phase (see Patent Document 2), a method of reacting nitrite and carbon monoxide in the gas phase in the presence of a solid catalyst containing a platinum group metal (see Patent Document 3), and the like. As described above, the synthesis of dimethyl carbonate by the oxidative carbonylation method has already been put into practical use, but diphenyl carbonate has not yet been put into practical use because neither the conversion rate nor the selectivity is sufficient.
一方、物質を酸化させる方法として様々な方法が知られているが、その中の一つとして、被酸化物質の溶液に電極を接触させ、両極間に電圧を印加させることにより起こる電気分解反応(以下これを「電解反応」と称することとする)を利用して物質の酸化を行う方法がある。電解反応では、物質の酸化は電極の陽極で起こり、陰極では還元反応が起こる。このような電解反応では、電気分解を起こりやすくするために、目的とする反応には関与しない支持電解質を溶液に添加することが行われている。被酸化物質自体が電解質の役割をする場合は支持電解質を特に加えない場合もある。 On the other hand, various methods are known as a method for oxidizing a substance. One of them is an electrolysis reaction that occurs when an electrode is brought into contact with a solution of a substance to be oxidized and a voltage is applied between both electrodes ( There is a method of oxidizing a substance by utilizing this (hereinafter referred to as “electrolytic reaction”). In the electrolytic reaction, the oxidation of the substance takes place at the anode of the electrode and the reduction reaction takes place at the cathode. In such an electrolytic reaction, in order to easily cause electrolysis, a supporting electrolyte that does not participate in the target reaction is added to the solution. When the substance to be oxidized itself serves as an electrolyte, a supporting electrolyte may not be added.
従来、電解反応の適用例としては、メタノール、エタノールからエーテル、アセタールを生成させる反応(非特許文献1を参照)、無水メタノールからホルムアルデヒドを生成させる反応(非特許文献2を参照)、メタノール、エタノールからギ酸エステルを生成させる反応(非特許文献3を参照)等の反応が知られている。 Conventionally, as an application example of an electrolytic reaction, a reaction for generating ether and acetal from methanol and ethanol (see Non-Patent Document 1), a reaction for generating formaldehyde from anhydrous methanol (see Non-Patent Document 2), methanol and ethanol Reactions such as a reaction (see Non-Patent Document 3) for producing a formic acid ester from the reaction are known.
また、電解反応で炭酸ジエステルを製造する試みもいくつか知られている。例えば、ハロゲン(フッ素を除く)を含有する電解質の存在下で、1価もしくは2価アルコールと一酸化炭素を電解反応させて炭酸ジメチル、炭酸エチレンを得る方法が開示されている(特許文献4を参照)。また、周期表VIIIB族触媒と塩素、臭素又はヨウ素を含有する電解質の存在下で、アルコールと一酸化炭素を電解反応させて炭酸ジメチルを得る方法も開示されている(特許文献5を参照)。さらには、支持電解質の存在下、白金族元素を含む陽極を用いてアルコールと一酸化炭素を電解反応させて、炭酸エステルとギ酸エステルを同時に製造する方法が開示されている(特許文献6を参照)。 There are also some known attempts to produce carbonic acid diesters by electrolytic reaction. For example, a method is disclosed in which dimethyl carbonate and ethylene carbonate are obtained by electrolytic reaction of mono- or dihydric alcohol and carbon monoxide in the presence of an electrolyte containing halogen (excluding fluorine) (Patent Document 4). reference). Also disclosed is a method of obtaining dimethyl carbonate by electrolytic reaction of alcohol and carbon monoxide in the presence of a periodic table VIIIB group catalyst and an electrolyte containing chlorine, bromine or iodine (see Patent Document 5). Furthermore, a method is disclosed in which an alcohol and carbon monoxide are electrolyzed using an anode containing a platinum group element in the presence of a supporting electrolyte to simultaneously produce a carbonate ester and a formate ester (see Patent Document 6). ).
また、プロトン伝導膜を介してアノードとカソードとが形成された隔膜により、反応器内をアノード側とカソード側の2つの反応空間に区画した反応器を用いて、アノード側の反応空間にアルコール及び一酸化炭素を供給し、カソード側の反応空間に酸素を供給し、アノードとカソードに電圧を印加して電解酸化還元反応を行なうことにより、アノード側で炭酸ジエステルを、カソード側で水を生成させることが開示されている(特許文献7を参照)。この方法では、カソードに担持された触媒と水との接触、爆発混合気体の形成を防止することができる。 In addition, by using a reactor in which the reactor is partitioned into two reaction spaces on the anode side and the cathode side by a diaphragm in which an anode and a cathode are formed via a proton conducting membrane, alcohol and alcohol are introduced into the reaction space on the anode side. Carbon monoxide is supplied, oxygen is supplied to the reaction space on the cathode side, and a voltage is applied to the anode and the cathode to perform an electrolytic oxidation-reduction reaction, thereby generating carbonic acid diester on the anode side and water on the cathode side. (Refer to Patent Document 7). In this method, it is possible to prevent contact between the catalyst supported on the cathode and water and formation of an explosive gas mixture.
さらに、基質と還元性物質を含む系の電解酸化を行うための有機電解反応装置であって、ケーシング、アノード活物質からなりイオン伝導性あるいは活性種伝導性であるアノード、カソード活物質からなりイオン伝導性あるいは活性種伝導性であるカソード、及び該ケーシングの外側に設けられて該アノードと該カソードに接続された該アノードと該カソードの間に電圧を印加するための手段を包含し、該アノードと該カソードは該ケーシング中に間隔を置いて設けられ、該ケーシングの内部が、該アノードの内側と該カソードの内側の間に形成された中間室と、該アノードの外側にあるアノード室とに仕切られていることを特徴とする有機電解反応装置を使用して、メタノールと一酸化炭素から炭酸ジメチルを合成することが開示されている(特許文献8を参照)。 Furthermore, an organic electrolysis reaction apparatus for electrolytic oxidation of a system containing a substrate and a reducing substance, comprising a casing, an anode active material, an ion conductive or active species conductive anode, a cathode active material, and an ion Including a cathode that is conductive or active species conductive, and means for applying a voltage between the anode and the anode provided outside the casing and connected to the cathode, the anode And the cathode are spaced apart in the casing, and the inside of the casing is divided into an intermediate chamber formed between the inside of the anode and the inside of the cathode, and an anode chamber outside the anode. It is disclosed to synthesize dimethyl carbonate from methanol and carbon monoxide using an organic electrolysis reactor characterized by being partitioned. (See Patent Document 8).
しかしながら、上記従来の電解反応では、炭素数が2以上の脂肪族有機ヒドロキシ化合物、炭素数が5以上の脂環式有機ヒドロキシ化合物あるいは芳香族有機ヒドロキシ化合物と一酸化炭素との反応は効率的に進行せず、炭酸ジエステルが全く生成しないか、あるいは生成しても収率、選択率とも極めて低く、満足できるものではなかった。 However, in the conventional electrolytic reaction, the reaction between an aliphatic organic hydroxy compound having 2 or more carbon atoms, an alicyclic organic hydroxy compound having 5 or more carbon atoms or an aromatic organic hydroxy compound and carbon monoxide is efficient. The carbonic acid diester was not produced at all, or even when produced, the yield and selectivity were very low, which was not satisfactory.
本発明は、上記の問題点に鑑み、従来の電解反応では十分な収率及び選択性をもって製造できなかった炭酸ジエステルを、電解反応により十分な収率及び選択率で製造する方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention provides a method for producing a carbonic acid diester that could not be produced with a sufficient yield and selectivity by a conventional electrolytic reaction with a sufficient yield and selectivity by an electrolytic reaction. Is an issue.
本発明者らは、前述の課題を解決すべく鋭意検討した結果、有機ヒドロキシ化合物類をアルコキシアニオンに変換し、さらに反応液中の水分量を5重量%以下とすることで、一酸化炭素との反応が効率よく進行し、従来の電解反応では十分な収率及び選択性をもって製造できなかった炭酸ジエステルを、電解反応で効率的に製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have converted organic hydroxy compounds into alkoxy anions and further reduced the water content in the reaction solution to 5% by weight or less, so that carbon monoxide and It was found that the carbonic acid diester that could not be produced with sufficient yield and selectivity by the conventional electrolytic reaction can be efficiently produced by the electrolytic reaction, and the present invention has been completed. It was.
即ち、本発明は以下を要旨とするものである。 That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) アルコキシアニオンと一酸化炭素とを、白金族元素を含む触媒の存在下に水分量が5重量%以下の反応液中で電解反応させることを特徴とする炭酸ジエステルの製造方法。 (1) A method for producing a carbonic acid diester, comprising subjecting an alkoxy anion and carbon monoxide to an electrolytic reaction in a reaction solution having a water content of 5% by weight or less in the presence of a catalyst containing a platinum group element.
(2) 白金族元素を含む触媒が、白金族元素が電極に担持された電極触媒である(1)に記載の炭酸ジエステルの製造方法。 (2) The method for producing a carbonic acid diester according to (1), wherein the catalyst containing a platinum group element is an electrode catalyst in which the platinum group element is supported on an electrode.
(3) アルコキシアニオンが炭素数2以上の脂肪族アルコキシアニオン又は炭素数5以上の脂環式アルコキシアニオンである(1)又は(2)に記載の炭酸ジエステルの製造方法。 (3) The method for producing a carbonic acid diester according to (1) or (2), wherein the alkoxy anion is an aliphatic alkoxy anion having 2 or more carbon atoms or an alicyclic alkoxy anion having 5 or more carbon atoms.
(4) アルコキシアニオンが、炭素数6以上の芳香族アルコキシアニオンである(1)又は(2)に記載の炭酸ジエステルの製造方法。 (4) The method for producing a carbonic acid diester according to (1) or (2), wherein the alkoxy anion is an aromatic alkoxy anion having 6 or more carbon atoms.
(5) アルコキシアニオンがフェノキシアニオンであり、炭酸ジエステルが炭酸ジフェニルである(4)に記載の炭酸ジエステルの製造方法。 (5) The method for producing a carbonic acid diester according to (4), wherein the alkoxy anion is a phenoxy anion and the carbonic acid diester is diphenyl carbonate.
(6) 電解反応が、支持電解質を使用しない電解反応である(1)ないし(5)のいずれかに記載の炭酸ジエステルの製造方法。 (6) The method for producing a carbonic acid diester according to any one of (1) to (5), wherein the electrolytic reaction is an electrolytic reaction not using a supporting electrolyte.
本発明によれば、電解液等の溶媒、アルキル化剤、カルボニル化剤等の合成原料、ガソリンやディーゼル燃料の添加剤、ポリカーボネートやポリウレタンの原料等として幅広い分野において有用な炭酸ジエステルを、電解反応により、ホスゲン等の有害物質を使用することなく、工業的に実用化し得る程度の収率及び選択率で効率良く製造することができる。 According to the present invention, a solvent such as an electrolytic solution, a synthetic raw material such as an alkylating agent or a carbonylating agent, an additive for gasoline or diesel fuel, a carbonic acid diester useful in a wide range of fields as a raw material for polycarbonate or polyurethane, etc. Thus, it can be efficiently produced at a yield and selectivity that are industrially practical without using harmful substances such as phosgene.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明の炭酸ジエステルの製造方法は、アルコキシアニオンと一酸化炭素とを、白金族元素を含む触媒の存在下に水分量が5重量%以下の反応液中で電解反応させることにより炭酸ジエステルを製造する方法であり、下記式(1)で表されるアルコキシアニオンと一酸化炭素(CO)との反応で、下記反応式(2)に従って、炭酸ジエステルが製造される。 The method for producing a carbonic acid diester of the present invention produces a carbonic acid diester by electrolytically reacting an alkoxy anion and carbon monoxide in the presence of a catalyst containing a platinum group element in a reaction solution having a water content of 5% by weight or less. A carbonic acid diester is produced by the reaction of an alkoxy anion represented by the following formula (1) with carbon monoxide (CO) according to the following reaction formula (2).
RO− (1)
(Rは、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、或いは芳香族炭化水素基を表し、これらの炭化水素基は、置換基を有していても良い。)
2RO−+CO → RO−C(=O)−OR+2e− (2)
RO - (1)
(R represents an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, or an aromatic hydrocarbon group, and these hydrocarbon groups may have a substituent.)
2RO - + CO → RO-C (= O) -OR + 2e - (2)
なお、本明細書において、「アルコキシ」とは、上記式(1)においてRが脂肪族(即ち鎖状)炭化水素基又は脂環式炭化水素基である一般的な有機化学命名法上の「アルコキシ」だけでなく、Rが芳香族炭化水素基である「アリーロキシ」も包含するものである。 In the present specification, “alkoxy” means “in the general organic chemical nomenclature in which R in the above formula (1) is an aliphatic (that is, chain) hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group. It includes not only “alkoxy” but also “aryloxy” in which R is an aromatic hydrocarbon group.
また、本発明の方法は、1種類のアルコキシアニオンを用いて炭酸ジエステル(RO−C(=O)−OR)を製造する方法に限らず、2種類以上のアルコキシアニオンを用いて、エステル部分の異なる炭酸ジエステルを製造する方法、例えば、アルコキシアニオン(R1O−)とアルコキシアニオン(R2O−)とを用いて、炭酸ジエステル(R1O−C(=O)−OR2)を製造する方法をも包含する(ここで、R1,R2はRと同義であり、R1≠R2である。)。 The method of the present invention is not limited to a method of producing a carbonic acid diester (RO—C (═O) —OR) using one type of alkoxy anion, and using two or more types of alkoxy anions, Methods for producing different carbonic acid diesters, for example, carbonic acid diesters (R 1 O—C (═O) —OR 2 ) are produced using alkoxy anions (R 1 O − ) and alkoxy anions (R 2 O − ). (Wherein R 1 and R 2 have the same meaning as R, and R 1 ≠ R 2 ).
[アルコキシアニオン]
本発明において、原料として使用するアルコキシアニオンは、前記式(1)で表されるものであるが、前記式(1)において、Rとしては、飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素基、或いは芳香族炭化水素基が挙げられる。また、これらの炭化水素基が有していても良い置換基としては、例えば、アルキル基、ヒドロキシ基、アリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基、スルホン基、アミノ基などが挙げられる。
[Alkoxy anion]
In the present invention, the alkoxy anion used as a raw material is represented by the formula (1). In the formula (1), R is a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group, saturated or An unsaturated alicyclic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group may be mentioned. In addition, examples of the substituent that these hydrocarbon groups may have include an alkyl group, a hydroxy group, an aryl group, a halogen atom, a nitro group, a sulfonic acid group, a sulfone group, and an amino group.
より具体的には、Rとしては、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、アリル基、クロチル基などの飽和もしくは不飽和の、直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基、好ましくは炭素数2以上、より好ましくは炭素数2〜10の直鎖又は分岐のアルキル基又はアルケニル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、メチルシクロヘキシル基、シクロヘキセニル基などの飽和もしくは不飽和の脂環式炭化水素基、好ましくは炭素数5以上、より好ましくは炭素数5〜10のシクロアルキル基又はシクロアルケニル基;ベンジル基やα−フェニルエチル基のようなアラルキル基;フェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基などのアリール基又は置換アリール基、及びこれらの誘導体(水素原子がハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基、スルホン基、アミノ基などで置換されたもの)などの、置換基を有していても良い、炭素数6以上の芳香族炭化水素基が挙げられる。 More specifically, R is an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group. A saturated or unsaturated, linear or branched aliphatic hydrocarbon group such as an allyl group or a crotyl group, preferably a linear or branched alkyl group or alkenyl having 2 or more carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms. Group: a saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbon group such as cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, methylcyclohexyl group, cyclohexenyl group, preferably a cyclohexane having 5 or more carbon atoms, more preferably 5 to 10 carbon atoms. Alkyl group or cycloalkenyl group; aralkyl group such as benzyl group and α-phenylethyl group; phenyl group, methylphenyl group, di- Aryl groups or substituted aryl groups such as tilphenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, and derivatives thereof (hydrogen atoms substituted with halogen atoms, nitro groups, sulfonic acid groups, sulfone groups, amino groups, etc.), Examples thereof include an aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms, which may have a substituent.
これらのうち、Rとしては、特に炭素数2以上、好ましくは炭素数2〜10の鎖状脂肪族炭化水素基、炭素数5以上、好ましくは炭素数5〜10の脂環式炭化水素基、炭素数6以上、好ましくは炭素数6〜14の芳香族炭化水素基等が好ましく、これにより、従来、特に電解反応による合成が困難であった、これらのアルコキシ基をエステル部分に有する炭酸ジエステルを工業的に有利に合成することができる。なお、ここで「炭素数」とは、当該基が置換基を有する場合、その置換基の炭素数も含めた炭素数である。 Among these, as R, in particular, a chain aliphatic hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms, preferably 5 to 10 carbon atoms, An aromatic hydrocarbon group having 6 or more carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms is preferable. Thus, a carbonic acid diester having such an alkoxy group in the ester portion, which has been difficult to synthesize by an electrolytic reaction, is conventionally used. It can be synthesized industrially advantageously. Here, the “carbon number” is the carbon number including the carbon number of the substituent when the group has a substituent.
反応に使用するアルコキシアニオンは、市販されているアルコキシアニオン化合物を使用しても良いし、下述の方法で調製したアルコキシアニオンを使用しても良い。アルコキシアニオンの調製方法としては、対応する有機ヒドロキシ化合物(即ち、下記式(3)で表される有機ヒドロキシ化合物)と塩基性物質とを反応させて、有機ヒドロキシ化合物の水素イオンを脱離することにより製造する方法などが挙げられる。アルコキシアニオンは、電解反応装置内で電解反応と同時進行で合成しても良いし、別途合成しても良い。 As the alkoxy anion used for the reaction, a commercially available alkoxy anion compound may be used, or an alkoxy anion prepared by the method described below may be used. As a method for preparing an alkoxy anion, a corresponding organic hydroxy compound (that is, an organic hydroxy compound represented by the following formula (3)) and a basic substance are reacted to desorb hydrogen ions of the organic hydroxy compound. And the like. The alkoxy anion may be synthesized in the electrolytic reaction apparatus simultaneously with the electrolytic reaction or may be synthesized separately.
R−OH (3)
(Rは、式(1)におけると同義である。)
R-OH (3)
(R has the same meaning as in formula (1).)
アルコキシアニオンの調製に使用する塩基性物質は、有機ヒドロキシ化合物との反応性に応じて選択する必要があるが、金属リチウム、金属ナトリウム、金属カリウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、リチウムハイドライドやナトリウムハイドライドなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水素化物、酢酸ナトリウムや炭酸カリウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属の弱酸塩、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリフェニルアミン、ジイソプロピルアミン、ジメチルアニリン、ピリジン等のアミン類、三菱化学社製ダイヤイオン(登録商標)SA10Aなどの塩基性イオン交換樹脂などを挙げることが出来る。これらは1種を単独で使用しても良いし2種以上を併用しても良い。 The basic substance used for the preparation of the alkoxy anion needs to be selected according to the reactivity with the organic hydroxy compound, but alkali metal or alkaline earth metal such as metal lithium, metal sodium and metal potassium, lithium hydroxide Alkali metal or alkaline earth metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkali metal or alkaline earth metal hydrides such as lithium hydride and sodium hydride, alkali metals such as sodium acetate and potassium carbonate, or Weak acid salts of alkaline earth metals, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, triphenylamine, diisopropylamine, dimethylaniline, amines such as pyridine, basic ion exchange resins such as Diaion (registered trademark) SA10A manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation Etc. can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
塩基性物質の使用量は、有機ヒドロキシ化合物からアルコキシアニオンを生成させることができる反応当量以上であれば良い。
また、塩基性物質は、電解反応に先立ちその必要量を供給する他、電解反応中に複数回に分けて分割供給したり、連続供給したりすることもできる。
The usage-amount of a basic substance should just be more than the reaction equivalent which can produce | generate an alkoxy anion from an organic hydroxy compound.
In addition to supplying the necessary amount of the basic substance prior to the electrolytic reaction, the basic substance can be dividedly supplied in a plurality of times or continuously supplied during the electrolytic reaction.
[白金族元素を含む触媒]
本発明の電解反応で使用する白金族元素を含む触媒の白金族金属元素としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金等が挙げられ、これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。これらのうち、目的の反応が効率的に進行することからパラジウムが好ましい。
[Catalysts containing platinum group elements]
Examples of the platinum group metal element of the catalyst containing the platinum group element used in the electrolytic reaction of the present invention include ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, etc., and these may be used alone. Two or more kinds may be used in combination. Of these, palladium is preferred because the desired reaction proceeds efficiently.
上記白金族金属成分は、金属そのものとして、あるいは、担体に担持した状態で使用することができる。担体としては、C(カーボン又は活性炭)や、SiO2、Al2O3、TiO2、SnO2等の金属酸化物が挙げられる。担体は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。担体に対する白金族金属の担持量は通常0.1〜10重量%程度である。また、例えば、M(OCOCH3)n、M(OC6H5)n、MCln、MBrn、M(acac)n(MはPd等の白金族金属元素を表し、acacはアセチルアセトナート基を表す。nはMの価数であり、1〜3の整数である。)のような金属化合物としても使用することもできる。 The platinum group metal component can be used as the metal itself or in a state of being supported on a carrier. Examples of the carrier include C (carbon or activated carbon) and metal oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , and SnO 2 . One type of carrier may be used alone, or two or more types may be used in combination. The amount of platinum group metal supported on the carrier is usually about 0.1 to 10% by weight. Further, for example, M (OCOCH 3) n, M (OC 6 H 5) n, MCl n, MBr n, M (acac) n (M represents a platinum group metal element such as Pd, acac is acetylacetonate group N is a valence of M, and is an integer of 1 to 3).
触媒の使用形態としては、これらの白金族金属、白金族金属を担体に担持させたもの、あるいは白金族金属を含む化合物の1種又は2種以上を、導電性固体上に担持、成型して電極(陽極)触媒として使用することができる。この場合に用いる導電性固体電極は、例えば、炭素や金属を主成分とする導電性粉末とポリテトラフルオロエチレンのようなバインダー粉末を混練し、圧延成型して作製することができ、電極(陽極)触媒は、例えば、このようにして導電性固体電極を作製する際の混練材料中に適宜上述の触媒成分の1種又は2種以上を混合することにより作製することができる。 The catalyst can be used in such a manner that one or more of these platinum group metals, platinum group metals supported on a carrier, or compounds containing platinum group metals are supported and molded on a conductive solid. It can be used as an electrode (anode) catalyst. The conductive solid electrode used in this case can be produced, for example, by kneading a conductive powder mainly composed of carbon or metal and a binder powder such as polytetrafluoroethylene and rolling and forming the electrode (anode ) The catalyst can be prepared, for example, by appropriately mixing one or more of the above-described catalyst components in the kneaded material when the conductive solid electrode is thus prepared.
このような電極触媒に担持される触媒成分量が少ないと反応速度が低下し、多すぎると電極から脱離して不活性化するので経済的でない。従って、電極触媒への触媒成分の担持量は、これを用いる反応系に応じて適宜選択することができるが、例えば、電極面積あたりの有効成分(白金族金属換算)の担持量として0.1〜20μmol/cm2が好ましく、1〜15μmol/cm2がさらに好ましい。 If the amount of the catalyst component supported on such an electrode catalyst is small, the reaction rate decreases, and if it is too large, it is detached from the electrode and inactivated, which is not economical. Therefore, the amount of the catalyst component supported on the electrode catalyst can be appropriately selected according to the reaction system using the same. For example, the amount of the active component (in terms of platinum group metal) supported per electrode area is 0.1. -20 μmol / cm 2 is preferable, and 1-15 μmol / cm 2 is more preferable.
[支持電解質]
本発明の電解反応では、反応を促進するために支持電解質を使用することができる。
[Supporting electrolyte]
In the electrolytic reaction of the present invention, a supporting electrolyte can be used to accelerate the reaction.
支持電解質としては、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム等のアルカリ金属のハロゲン化物;次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸リチウム、次亜ヨウ素酸カリウム、次亜ヨウ素酸リチウム等のアルカリ金属の次亜ハロゲン酸塩;塩素酸カリウム、塩素酸リチウム等のアルカリ金属のハロゲン酸塩;過塩素酸ナトリウム、過ヨウ素酸ナトリウム等のアルカリ金属の過ハロゲン酸塩;塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、ヨウ化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム等のアルキル四級アンモニウムのハロゲン化物;過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラメチルアンモニウム等のアルキル四級アンモニウムの過ハロゲン酸塩等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。 Examples of supporting electrolytes include alkali metal halides such as sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, lithium chloride, lithium bromide and lithium iodide; potassium hypochlorite Alkaline metal hypohalites such as lithium hypochlorite, potassium hypoiodite, lithium hypoiodite; alkali metal halides such as potassium chlorate, lithium chlorate; sodium perchlorate, Perhalogenates of alkali metals such as sodium periodate; tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium iodide, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium iodide, tetrabutylammonium chloride, Tetrabu bromide Examples thereof include halides of alkyl quaternary ammonium such as til ammonium ammonium and tetrabutyl ammonium iodide; perhalogenates of alkyl quaternary ammonium such as tetrabutyl ammonium perchlorate and tetramethyl ammonium perchlorate. These may be used alone or in combination of two or more.
ただし、本発明の電解反応系では、前述したアルコキシアニオンを生成させるために添加する塩基性物質やアルコキシアニオン化合物が電解質として機能し、別途支持電解質を添加する必要がない場合がある。支持電解質を添加しなければ、反応後の目的物と支持電解質との分離操作が不要となり、工業上有利である。 However, in the electrolytic reaction system of the present invention, the basic substance or alkoxy anion compound added to generate the alkoxy anion described above may function as an electrolyte, and there is no need to separately add a supporting electrolyte. If the supporting electrolyte is not added, a separation operation between the target product after the reaction and the supporting electrolyte becomes unnecessary, which is industrially advantageous.
[溶媒]
本発明の電解反応では、溶媒を使用しても良いし、使用しなくても良い。
[solvent]
In the electrolytic reaction of the present invention, a solvent may or may not be used.
溶媒を使用する場合には、電解反応に不活性な(酸化電位の高い)溶媒を選択する必要がある。このような溶媒としては、例えば、アセトニトリル、四塩化炭素、ジクロロメタン(塩化メチレン)、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。 When a solvent is used, it is necessary to select a solvent that is inert to the electrolytic reaction (high oxidation potential). Examples of such a solvent include acetonitrile, carbon tetrachloride, dichloromethane (methylene chloride), N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明の反応基質としてのアルコキシアニオンを、原料となる有機ヒドロキシ化合物が含まれた反応液に、塩基性物質を添加することで調製する場合には、上記溶媒中に有機ヒドロキシ化合物を溶解して用いることができる。溶媒中の有機ヒドロキシ化合物の濃度は、任意の範囲で選択できるが、0.01mol/L以上が好ましく、0.1mol/L以上がさらに好ましい。また、該濃度の上限は、有機ヒドロキシ化合物に対する支持電解質の溶解度によって決まるため、適宜選択することができるが、有機ヒドロキシ化合物に対する支持電解質の溶解度が低い場合は、有機ヒドロキシ化合物の濃度を低く抑える必要がある。有機ヒドロキシ化合物が支持電解質をよく溶かす場合や、支持電解質を使用しない場合は、必ずしも溶媒を使用する必要はない。溶媒を使用しない場合は反応後の目的物と溶媒との分離操作が不要となり、工業上有利である。 When preparing an alkoxy anion as a reaction substrate of the present invention by adding a basic substance to a reaction solution containing an organic hydroxy compound as a raw material, dissolve the organic hydroxy compound in the solvent. Can be used. Although the density | concentration of the organic hydroxy compound in a solvent can be selected in arbitrary ranges, 0.01 mol / L or more is preferable and 0.1 mol / L or more is further more preferable. The upper limit of the concentration depends on the solubility of the supporting electrolyte in the organic hydroxy compound, and can be selected as appropriate. However, if the solubility of the supporting electrolyte in the organic hydroxy compound is low, the concentration of the organic hydroxy compound needs to be kept low. There is. When the organic hydroxy compound dissolves the supporting electrolyte well or when the supporting electrolyte is not used, it is not always necessary to use a solvent. When no solvent is used, the separation of the target product and the solvent after the reaction is unnecessary, which is industrially advantageous.
[水分量]
本発明の電解反応は、反応液中の水分により反応が阻害されるので、水分含有量の少ない原料や溶媒を使用するなどして、反応液中の水分量を5重量%以下、好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは1000重量ppm以下、最も好ましくは800重量ppm以下とする。反応液中の水分量は少ないほど反応効率の面では有利であるが、反応液中の水分量を0.1重量ppm未満とするのは操作に困難が伴い、経済的に不利となるため、通常、反応液中の水分量は0.1重量ppm以上である。
[amount of water]
Since the reaction of the electrolytic reaction of the present invention is hindered by the water in the reaction solution, the water content in the reaction solution is reduced to 5% by weight or less, preferably 1 by using a raw material or solvent having a low water content. % By weight or less, more preferably 1000 ppm by weight or less, and most preferably 800 ppm by weight or less. The smaller the amount of water in the reaction solution, the more advantageous in terms of reaction efficiency. However, it is difficult to operate to make the amount of water in the reaction solution less than 0.1 ppm by weight, which is economically disadvantageous. Usually, the water content in the reaction solution is 0.1 ppm by weight or more.
本発明において反応液中の水分量とは、陽極と同一の反応区画における反応液に含有される水分量を示す。具体的には、電解反応を回分式で実施する場合は反応開始前の水分量を示し、連続式で実施する場合は供給液中の水分量を示す。反応液中の水分量の測定方法としては、陽極と同一の反応区画の反応液をサンプリングし、これをカールフィッシャー水分計などで測定する方法が挙げられる。 In the present invention, the amount of water in the reaction solution indicates the amount of water contained in the reaction solution in the same reaction zone as the anode. Specifically, when the electrolytic reaction is carried out batchwise, the amount of water before the start of the reaction is indicated, and when the electrolytic reaction is carried out continuously, the amount of water in the supply liquid is indicated. Examples of the method for measuring the amount of water in the reaction solution include a method of sampling the reaction solution in the same reaction zone as the anode and measuring this with a Karl Fischer moisture meter or the like.
反応液中の水分量を上記範囲とするためには、原料や溶媒から水を除去する方法が用いられ、この具体的な方法としては、一般的に用いられる水分除去方法のうちのいかなる方法でも良いが、例えば、蒸留による脱水、モレキュラーシーブ等の水分吸着材による吸着脱水、膜分離による脱水等が挙げられる。 In order to bring the amount of water in the reaction solution into the above range, a method of removing water from the raw material and the solvent is used, and as this specific method, any of the commonly used water removal methods can be used. For example, dehydration by distillation, adsorption dehydration by a moisture adsorbent such as molecular sieve, dehydration by membrane separation, etc. may be mentioned.
また、反応に先立ち、反応液中に窒素やヘリウムのような不活性気体を流通させて、残存する水分や酸素を除去することも有効である。さらに、反応に先立ち、反応液中に一酸化炭素を流通させて反応液中の一酸化炭素濃度を高めておくことで反応初期の反応速度を向上させることができる。 It is also effective to remove residual moisture and oxygen by circulating an inert gas such as nitrogen or helium in the reaction solution prior to the reaction. Furthermore, the reaction rate at the initial stage of the reaction can be improved by increasing the carbon monoxide concentration in the reaction solution by circulating carbon monoxide in the reaction solution prior to the reaction.
[一酸化炭素]
アルコキシアニオンと反応させる一酸化炭素は、アルコキシアニオンを含む反応液中に、反応系の規模に応じた供給量で通気すれば良い。一酸化炭素は電解反応中に反応液に供給することもできるが、一般的には通気を開始してから一定濃度(=飽和濃度)に達するまでに時間を要することから、電解反応に先立ち、即ち、電解反応のための通電に先立ち、反応液中に十分量の一酸化炭素を流通させて溶解させた後、電解反応を開始する。
[Carbon monoxide]
Carbon monoxide to be reacted with the alkoxy anion may be passed through the reaction liquid containing the alkoxy anion with a supply amount corresponding to the scale of the reaction system. Carbon monoxide can be supplied to the reaction solution during the electrolytic reaction, but generally, it takes time to reach a certain concentration (= saturated concentration) after starting aeration. That is, prior to energization for the electrolytic reaction, a sufficient amount of carbon monoxide is circulated and dissolved in the reaction solution, and then the electrolytic reaction is started.
[反応条件]
<反応温度>
本発明の電解反応の反応温度は、反応基質が固化しない範囲で自由に設定できる。好ましくは0℃〜200℃、さらに好ましくは20℃〜100℃である。反応温度を低くするためには、冷却のための設備が必要になり経済的に不利となる。また、反応温度を高くすると、反応基質の蒸発を抑えるために加圧する必要が生じるほか、原料の熱分解等の反応が起きやすくなる。
[Reaction conditions]
<Reaction temperature>
The reaction temperature of the electrolytic reaction of the present invention can be freely set within a range where the reaction substrate does not solidify. Preferably it is 0 degreeC-200 degreeC, More preferably, it is 20 degreeC-100 degreeC. In order to lower the reaction temperature, equipment for cooling is required, which is economically disadvantageous. Further, when the reaction temperature is increased, it is necessary to apply pressure in order to suppress evaporation of the reaction substrate, and reactions such as thermal decomposition of raw materials are likely to occur.
<反応圧力>
反応圧力は減圧とすることもできるが、通常は、常圧あるいは加圧下で行うことができる。好ましくは1〜15気圧である。1気圧より低い圧力ではCO分圧が低下して反応速度が低下し、好ましくなく、15気圧を超えると設備費用が高価となる。
<Reaction pressure>
Although the reaction pressure can be reduced, it can usually be carried out at normal pressure or under pressure. Preferably it is 1-15 atmospheres. If the pressure is lower than 1 atm, the CO partial pressure decreases and the reaction rate decreases, which is not preferable, and if it exceeds 15 atm, the equipment cost becomes expensive.
<電位・電流>
本発明の電解反応は、定電位電解、定電流電解のいずれも可能である。
定電位電解の場合は電位が低いと反応が進行せず、高いとアルコキシアニオンを生成させるために添加した塩基性物質の酸化が進行して反応が進行しなくなる。好ましい電位は0.01〜5V(vs.Ag/AgCl)、さらに好ましくは0.1〜2V(vs.Ag/AgCl)である。
<Potential / current>
The electrolytic reaction of the present invention can be either constant potential electrolysis or constant current electrolysis.
In the case of constant potential electrolysis, if the potential is low, the reaction does not proceed. If it is high, the oxidation of the basic substance added to generate the alkoxy anion proceeds and the reaction does not proceed. A preferred potential is 0.01 to 5 V (vs. Ag / AgCl), more preferably 0.1 to 2 V (vs. Ag / AgCl).
また、定電流電解の場合は電流密度が低いと反応が進行せず、高いとアルコキシアニオンや塩基性物質の直接酸化が進行して選択率が低下する。好ましい電流密度は0.01〜10mA/cm2、さらに好ましくは0.05〜5mA/cm2である。 In the case of constant current electrolysis, if the current density is low, the reaction does not proceed. If the current density is high, the direct oxidation of the alkoxy anion or basic substance proceeds and the selectivity decreases. A preferred current density is 0.01 to 10 mA / cm 2 , more preferably 0.05 to 5 mA / cm 2 .
<反応時間>
電解反応時間は、適宜選択されるが、回分式の場合、例えば0.5〜24時間程度である。
<Reaction time>
The electrolytic reaction time is appropriately selected. In the case of a batch system, for example, it is about 0.5 to 24 hours.
<反応方式>
本発明の電解反応は回分式で行っても良いが、好ましくは連続式で行われる。反応器は単一の反応器で構成する必要はなく、複数の反応器を直列、あるいは並列に接続して構成しても良い。複数の反応器で構成する場合、回収ラインからの反応生成物に含まれる未反応のアルコキシアニオン、塩基性物質、一酸化炭素等の原料物質は同一又は異なる反応器の供給ラインに循環しても良い。
<Reaction method>
The electrolytic reaction of the present invention may be carried out batchwise, but is preferably carried out continuously. The reactor does not need to be configured by a single reactor, and may be configured by connecting a plurality of reactors in series or in parallel. When configured with a plurality of reactors, raw materials such as unreacted alkoxy anions, basic substances, and carbon monoxide contained in the reaction product from the recovery line may be circulated to the same or different reactor supply lines. good.
[反応装置]
本発明の電解反応は、陽極側でアルコキシアニオンと一酸化炭素の酸化反応が進行して炭酸ジエステルを生成するとともに、陰極側では水素イオンが還元される。そこで、用いる装置としては、図1に示す如く、陽極と陰極をイオンを透過する隔膜、例えば、ガラスフィルター、アニオン交換膜等の隔膜で仕切り、陽極室と陰極室に分割したものを用いることもできるが、それが必須の条件ではなく、単一の反応区画に陽極と陰極をおくこともできる。一般には単一の反応区画の反応器の方が構造が単純となり、設備コスト上は有利となる。
[Reactor]
In the electrolytic reaction of the present invention, an oxidation reaction of an alkoxy anion and carbon monoxide proceeds on the anode side to produce a carbonic acid diester, and hydrogen ions are reduced on the cathode side. Therefore, as shown in FIG. 1, the apparatus used may be one in which the anode and the cathode are separated by an ion permeable membrane, for example, a glass filter, an anion exchange membrane, etc., and divided into an anode chamber and a cathode chamber. Although it is not a requirement, it is possible to place the anode and cathode in a single reaction compartment. In general, a reactor having a single reaction section has a simpler structure and is advantageous in terms of equipment cost.
陰極材としては、通常の電解反応に使用できるものであれば、形状、材質ともに制限はないが、水素過電圧の低いものが好ましい。具体的には炭素、白金等を用いることができる。陽極材としては、陰極材と同様のものを用い、別途白金族元素を含む触媒を陽極室内に存在させても良いが、好ましくは、前述の電極触媒が用いられる。 The cathode material is not limited in shape and material as long as it can be used for a normal electrolytic reaction, but a cathode material having a low hydrogen overvoltage is preferable. Specifically, carbon, platinum, or the like can be used. As the anode material, the same material as the cathode material may be used, and a catalyst containing a platinum group element may be separately present in the anode chamber, but the above-described electrode catalyst is preferably used.
図1は、本発明の炭酸ジエステルの製造方法の実施に好適な電解反応装置の一例を示す模式的な構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an electrolytic reaction apparatus suitable for carrying out the method for producing a carbonic acid diester of the present invention.
10は反応器(電解セル)であり、陽極室11を構成する有底円筒形状の容器部と、陰極室12を構成する有底円筒形状の容器部とが円筒状の連通部13で連結された構造を有する。陽極室11の底部には陽極11Aとして電極触媒が設けられ、陰極室12には陰極12Aが設けられ、これら陽極11Aと陰極12Aが電源20に接続されている。また、連通部13には、イオン透過性の隔膜14が設けられている。11B,12Bは、各々の電極室の上部をおおうための栓である。15は陽極室11内の反応液に一酸化炭素を供給するためのガス供給管である。このガス供給管は、He等の不活性気体を流通させるためのガス供給管を兼ねている。16は、He等の不活性気体を流通させるためのガス供給管である。17はガスサンプリング管を兼ねた塩基性物質の供給管であり、供給管17に設けられたバルブ17Aの切り換えで、ガスのサンプリングを行えるように構成されている。18はガス抜き管である。
Reference numeral 10 denotes a reactor (electrolysis cell), and a bottomed cylindrical container part constituting the
この電解反応装置では、陽極室11及び陰極室12に、有機ヒドロキシ化合物を含む反応液を投入し、ガス供給管15より一酸化炭素を供給し、また、供給管17より塩基性物質を供給して、電源20により陽極11Aと陰極12Aとの間に通電すると、陽極室11内で陽極11Aの電極触媒の存在下、有機ヒドロキシ化合物と塩基性物質との反応で生成したアルコキシアニオンと一酸化炭素とが電解反応し、炭酸ジエステルが生成する。なお、同時に一酸化炭素の酸化で二酸化炭素が生成することがある。一方、陰極室12では、水素イオンが還元されて水素ガスが発生する。
なお、反応に先立ち、ガス供給管15,16からHe等の不活性気体を流通させることにより、反応液の水分量を低減することができる。
In this electrolytic reaction apparatus, a reaction liquid containing an organic hydroxy compound is introduced into the
Prior to the reaction, the water content of the reaction solution can be reduced by circulating an inert gas such as He from the
なお、この図1の電解反応装置は、本発明に適用し得る電解反応装置の一例を示すものであって、何ら本発明の実施態様を限定するものではない。 The electrolytic reaction apparatus of FIG. 1 shows an example of an electrolytic reaction apparatus that can be applied to the present invention, and does not limit the embodiment of the present invention.
[炭酸ジエステルの回収]
本発明の電解反応により生成した炭酸ジエステルは、それ自体公知の通常の方法で回収される。回収方法としては、例えば、蒸留や抽出、あるいは晶析による方法が挙げられる。
[Recovery of carbonic acid diester]
The carbonic acid diester produced by the electrolytic reaction of the present invention is recovered by a conventional method known per se. Examples of the recovery method include a method by distillation, extraction, or crystallization.
[用途]
本発明の電解反応により製造された炭酸ジフェニルは、公知の方法により製造された炭酸ジフェニルと同様の用途で使用することができ、例えば、ジヒドロキシ化合物とエステル交換反応させて芳香族ポリカーボネートを製造する際の原料として使用することができる。その他、本発明の電解反応により製造された炭酸エステルは、電解液等の溶媒、アルキル化剤、カルボニル化剤等の合成原料、ガソリンやディーゼル燃料の添加剤、ポリウレタンの原料等として、広範な用途に有用である。
[Usage]
The diphenyl carbonate produced by the electrolytic reaction of the present invention can be used in the same applications as diphenyl carbonate produced by a known method. For example, when an aromatic polycarbonate is produced by transesterification with a dihydroxy compound. Can be used as raw material. In addition, the carbonic acid ester produced by the electrolytic reaction of the present invention is widely used as a solvent such as an electrolytic solution, an alkylating agent, a synthetic raw material such as a carbonylating agent, an additive for gasoline or diesel fuel, a raw material for polyurethane, etc. Useful for.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[実施例1]
(1)担持触媒の調製
200mLのビーカーに、イオン交換水100mLと活性炭(和光純薬社製、特級)0.5gを加え、マグネティックスターラーで撹拌しながら、濃度0.03mol/Lの塩化パラジウム酸(H2PdCl4)水溶液を滴下した。全ての溶液を滴下し終えた後に、100℃に加熱したホットプレート上に溶液が入ったビーカーをおき、水分が無くなるまで蒸発乾固させることにより、黒色状の粉末を得た。この黒色状粉末にはPd金属規準で10.6重量%の塩化パラジウム(PdCl2)が含まれていた。
[Example 1]
(1) Preparation of supported catalyst In a 200 mL beaker, 100 mL of ion exchange water and 0.5 g of activated carbon (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) are added and stirred with a magnetic stirrer, and a concentration of 0.03 mol / L palladium chloride. An aqueous solution of (H 2 PdCl 4 ) was added dropwise. After all the solutions had been dropped, a beaker containing the solution was placed on a hot plate heated to 100 ° C. and evaporated to dryness until there was no water, thereby obtaining a black powder. This black powder contained 10.6 wt% palladium chloride (PdCl 2 ) based on the Pd metal standard.
(2)電極触媒の作製
上記(1)で得られた黒色状の粉末30mg(Pd含有量30μmol)に、気相成長カーボンファイバー(VGCF)(昭和電工社製、通常品)を125mg、ポリテトラフルオロエチレン粉末(ダイキン社製、F−104)を40mg添加してメノウ乳鉢で混練した。それを120℃のホットプレート上で成型して電極面積5cm2(幾何学的面積)の陽極を作製した。この電極触媒の電極面積あたりのPd担持量は6μmol/cm2である。
(2) Production of Electrocatalyst 125 mg of vapor grown carbon fiber (VGCF) (manufactured by Showa Denko KK, normal product) was added to 30 mg of the black powder obtained in (1) above (Pd content 30 μmol), polytetra 40 mg of fluoroethylene powder (F-104, manufactured by Daikin) was added and kneaded in an agate mortar. It was molded on a hot plate at 120 ° C. to prepare an anode having an electrode area of 5 cm 2 (geometric area). The amount of Pd supported per electrode area of this electrode catalyst is 6 μmol / cm 2 .
(3)電解反応
図1に示した電解反応装置を用いて定電流電解を行った。
陽極としては、上記方法により作製した電極触媒を使用し、陰極としては白金ワイヤーを使用し、隔膜としてはガラスフィルターを使用した。陽極室と陰極室のそれぞれに、フェノール(和光純薬社製、特級)と過塩素酸テトラn−ブチルアンモニウム(TBAP)(東京化成工業社製、特級)の濃度がそれぞれ1Mと0.1Mになるように調整した塩化メチレン(CH2Cl2)(和光純薬社製、特級)の溶液を33mLずつ加えた。陽極室と陰極室の気相部分にヘリウム(ジャパンヘリウムセンター社製、純度99.9995%)を900mL/Hrで10分間流通させることにより溶存する酸素、及び水分を除去し、さらに一酸化炭素(日本酸素社製、純度99.95%)を900mL/Hrで60分間流通させた後、電流密度を0.2mA/cm2として250分間、定電流電解を行った。但し、溶媒の塩化メチレンは、事前にモレキュラーシーブMS4A(和光純薬社製、化学用)により脱水して、水分量が2ppmとなったものを使用した。電解反応の開始時に、トリエチルアミン(Et3N)(和光純薬社製 特級)0.00607g(60μmol)を添加し、以後60分毎に60μmolを追加した(合計240μmol)。
(3) Electrolytic Reaction Constant current electrolysis was performed using the electrolytic reaction apparatus shown in FIG.
The electrode catalyst produced by the above method was used as the anode, platinum wire was used as the cathode, and a glass filter was used as the diaphragm. In each of the anode chamber and the cathode chamber, the concentrations of phenol (made by Wako Pure Chemical Industries, special grade) and tetra n-butylammonium perchlorate (TBAP) (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., special grade) are 1M and 0.1M, respectively. 33 mL of a solution of methylene chloride (CH 2 Cl 2 ) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade) adjusted so as to become Dissolved oxygen and water were removed by flowing helium (Japan Helium Center Co., Ltd., purity 99.9995%) at 900 mL / Hr for 10 minutes in the gas phase part of the anode chamber and the cathode chamber, and carbon monoxide ( Nippon Oxygen Co., Ltd., purity 99.95%) was circulated at 900 mL / Hr for 60 minutes, followed by constant current electrolysis at a current density of 0.2 mA / cm 2 for 250 minutes. However, methylene chloride as a solvent was dehydrated in advance with molecular sieve MS4A (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for chemical use), and the water content was 2 ppm. At the start of the electrolytic reaction, 0.00607 g (60 μmol) of triethylamine (Et 3 N) (special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and then 60 μmol was added every 60 minutes (total 240 μmol).
反応前後で、陽極室及び陰極室の反応液をサンプリングし、含有される水分量をカールフィッシャー水分計(メトローム社製KFクーロメーター831)で測定したところ、ヘリウム流通後の陽極室の反応液の水分量は96重量ppm、陰極室の反応液の水分量は133重量ppmで、反応終了後の陽極室の反応液の水分量は97重量ppm、陰極室の反応液の水分量は109重量ppmであった。 Before and after the reaction, the reaction solution in the anode chamber and the cathode chamber was sampled, and the amount of water contained was measured with a Karl Fischer moisture meter (KF Coulometer 831 manufactured by Metrohm). The moisture content is 96 ppm by weight, the moisture content of the reaction solution in the cathode chamber is 133 ppm by weight, the moisture content in the reaction solution in the anode chamber after the reaction is 97 ppm by weight, and the moisture content in the reaction solution in the cathode chamber is 109 ppm by weight. Met.
また、電解反応液は適時サンプリングを行い、ガスクロマトグラフィー(検出器:FID、カラム 島津製作所社製GC−2010、ZB−1キャピラリーカラム、φ0.25mm×30m、分析条件:インジェクション温度220℃、カラム温度190℃一定、検出器温度250℃)を用いて分析した(分析の際には内部標準物質としてフェナントレン(和光純薬社製、特級)を0.004%になるように加えた)。 The electrolytic reaction solution was sampled in a timely manner, and gas chromatography (detector: FID, column GC-2010, ZB-1 capillary column, φ0.25 mm × 30 m, Shimadzu Corporation, analysis conditions: injection temperature 220 ° C., column temperature (The phenanthrene (manufactured by Wako Pure Chemicals, special grade) was added as 0.004% as an internal standard substance at the time of analysis).
反応終了後の反応生成物も同様の方法で分析を行った。また、陽極室側のサンプリングガスはオンラインでガスクロマトグラフィー(検出器:TCD、カラム島津製作所社製GC−8A、Porapak Q パックドカラム)に注入し、二酸化炭素を分析した(70℃恒温分析)。 The reaction product after completion of the reaction was analyzed in the same manner. In addition, the sampling gas on the anode chamber side was injected online into gas chromatography (detector: TCD, GC-8A, Column Shimadzu Corp. GC, Porapak Q packed column), and carbon dioxide was analyzed (70 ° C. constant temperature analysis).
その結果、炭酸ジフェニルは最初の60分間に15μmol生成し、それ以降は、ほぼ直線的に生成量が増加して、反応開始後250分の時点での生成量は48.7μmolに達していることが分かった。この時点で反応副生物の二酸化炭素生成量は4.2μmol、通電量は14.4Cで、炭酸ジフェニル(DPC)生成の電流効率は65.3%であった。また、触媒のTON(turnover number)は1.62mol−DPC/mol−Pdであった。
結果の概要は表1に示した。
As a result, 15 μmol of diphenyl carbonate was produced in the first 60 minutes, and thereafter, the amount of production increased almost linearly, and the amount of production at 250 minutes after the start of the reaction reached 48.7 μmol. I understood. At this time, the amount of carbon dioxide produced by the reaction by-product was 4.2 μmol, the amount of energization was 14.4 C, and the current efficiency for producing diphenyl carbonate (DPC) was 65.3%. The catalyst had a TON (turnover number) of 1.62 mol-DPC / mol-Pd.
A summary of the results is shown in Table 1.
[比較例1:フェノキシアニオンを生成しない電解反応]
電解反応の開始時及び電解反応中にフェノキシアニオンを生成するためのトリエチルアミンを添加しない以外は実施例1と同様の反応液及び反応装置で定電位電解反応を行った。1.0V(Ag/AgCl)で1時間、定電位電解を行った結果、平均電流密度は0.4mA/cm2、通電量は2.90Cであったが、炭酸ジフェニル及び二酸化炭素の生成は確認されなかった。
[Comparative Example 1: Electrolytic reaction not producing phenoxy anion]
A constant potential electrolysis reaction was carried out in the same reaction solution and reaction apparatus as in Example 1 except that triethylamine for generating a phenoxy anion was not added at the start of the electrolysis reaction and during the electrolysis reaction. As a result of performing constant potential electrolysis at 1.0 V (Ag / AgCl) for 1 hour, the average current density was 0.4 mA / cm 2 and the energization amount was 2.90 C. However, the production of diphenyl carbonate and carbon dioxide was It was not confirmed.
[実施例2:トリエチルアミン添加方法の変更]
実施例1と同じ手順で定電流電解を行った。但し、トリエチルアミンは反応スタート時に60μmolを添加し、追加添加は行わなかった。電流密度0.2mA/cm2で120分反応を行ったところ7.2Cの通電量で、炭酸ジフェニルが20.5μmol、二酸化炭素が15.5μmol生成した。結果の概要は表1に示した。
[Example 2: Modification of triethylamine addition method]
Constant current electrolysis was carried out in the same procedure as in Example 1. However, 60 μmol of triethylamine was added at the start of the reaction, and no additional addition was performed. When the reaction was carried out at a current density of 0.2 mA / cm 2 for 120 minutes, 20.5 μmol of diphenyl carbonate and 15.5 μmol of carbon dioxide were produced with an energization amount of 7.2 C. A summary of the results is shown in Table 1.
[実施例3:電流密度の変更1]
実施例2と同じ手順で定電流電解を行った。但し、電流密度を0.4mA/cm2とした。120分反応を行ったところ、14.4Cの通電量で、炭酸ジフェニルが18.6μmol、二酸化炭素が8.3μmol生成した。結果の概要は表1に示したが、電流密度を0.4mA/cm2とした場合も、良好な結果が得られることが分かった。
[Example 3: Change of current density 1]
Constant current electrolysis was carried out in the same procedure as in Example 2. However, the current density was 0.4 mA / cm 2 . When the reaction was performed for 120 minutes, 18.6 μmol of diphenyl carbonate and 8.3 μmol of carbon dioxide were generated at an energization amount of 14.4 C. The summary of the results is shown in Table 1, but it was found that good results could be obtained even when the current density was 0.4 mA / cm 2 .
[実施例4:電流密度の変更2]
実施例2と同じ手順で定電流電解を行った。但し、電流密度を0.82mA/cm2とした。60分反応を行ったところ、14.4Cの通電量で、炭酸ジフェニルが16.8μmol、二酸化炭素が2.1μmol生成した。結果の概要は表1に示したが、電流密度を0.82mA/cm2としても良好な結果が得られることが分かった。
[Example 4: Change of current density 2]
Constant current electrolysis was carried out in the same procedure as in Example 2. However, the current density was 0.82 mA / cm 2 . When the reaction was performed for 60 minutes, 16.8 μmol of diphenyl carbonate and 2.1 μmol of carbon dioxide were generated at an energization amount of 14.4 C. The summary of the results is shown in Table 1, but it was found that good results were obtained even when the current density was 0.82 mA / cm 2 .
[実施例5:パラジウム担持量の変更]
パラジウムの電極触媒中の含有量を10μmolとし、反応開始時のトリエチルアミン添加量を20μmolとしたこと以外は実施例3と同じ手順で120分定電流電解を行ったところ、14.4Cの通電量で、炭酸ジフェニルが5.3μmol、二酸化炭素が6.7μmol生成した。結果の概要は表1に示したが、パラジウム量を10μmolとしても、良好な結果が得られることが分かった。
[Example 5: Change of palladium loading]
When constant current electrolysis was carried out for 120 minutes in the same procedure as in Example 3 except that the content of palladium in the electrode catalyst was 10 μmol and the amount of triethylamine added at the start of the reaction was 20 μmol, the energization amount was 14.4 C. Then, 5.3 μmol of diphenyl carbonate and 6.7 μmol of carbon dioxide were produced. The summary of the results is shown in Table 1. It was found that good results were obtained even when the palladium amount was 10 μmol.
[実施例6:溶媒の事前脱水の効果]
実施例2と同じ手順で、電流密度1mA/cm2で定電流電解を行った。反応液の水分量は陽極室で98重量ppmであった。60分反応したところ、7.2Cの通電量で炭酸ジフェニルが20.8μmol、二酸化炭素が0.9μmol生成した。結果の概要は表1に示した。同一条件で、溶媒の脱水を行わなかった後掲の実施例8の結果と比べて、溶媒の脱水を行ったほうが、良好な結果が得られることが分かった。
[Example 6: Effect of solvent pre-dehydration]
Constant current electrolysis was performed at a current density of 1 mA / cm 2 in the same procedure as in Example 2. The water content of the reaction solution was 98 ppm by weight in the anode chamber. When reacted for 60 minutes, 20.8 μmol of diphenyl carbonate and 0.9 μmol of carbon dioxide were generated with an energization amount of 7.2 C. A summary of the results is shown in Table 1. It was found that better results were obtained when the solvent was dehydrated, compared to the results of Example 8 described below, where the solvent was not dehydrated under the same conditions.
[実施例7:塩基性物質としてのナトリウムフェノキサイドの検討]
実施例2と同じ手順で定電流電解を行った。但し、添加する塩基性物質として、トリエチルアミンに代えて、無水ナトリウムフェノキサイド(PhONa)(Alfa Aeser社製)を240μmol添加した。反応液の水分量はヘリウム流通後の陽極室が118重量ppm、陰極室が112重量ppmで、反応終了後の陽極室が167重量ppm、陰極室が143重量ppmであった。電流密度0.2mA/cm2で、240分反応したところ炭酸ジフェニルが16.8μmol、二酸化炭素が1.4μmol生成した。結果の概要を表1に示したが、塩基性物質としてナトリウムフェノキサイドを添加した場合にも、良好な結果が得られることが分かった。
[Example 7: Examination of sodium phenoxide as a basic substance]
Constant current electrolysis was carried out in the same procedure as in Example 2. However, 240 μmol of anhydrous sodium phenoxide (PhONa) (Alfa Aeser) was added as a basic substance to be added instead of triethylamine. The amount of water in the reaction solution was 118 ppm by weight for the anode chamber after circulation of helium, 112 ppm by weight for the cathode chamber, 167 ppm by weight for the anode chamber after completion of the reaction, and 143 ppm by weight for the cathode chamber. When reacted at a current density of 0.2 mA / cm 2 for 240 minutes, 16.8 μmol of diphenyl carbonate and 1.4 μmol of carbon dioxide were produced. The summary of the results is shown in Table 1. It was found that good results were obtained even when sodium phenoxide was added as a basic substance.
[実施例8:溶媒の事前脱水の効果]
実施例6と同じ手順で定電流電解を行った。ただし、溶媒は脱水せずに使用した。その結果、反応液の水分量は陽極室で140重量ppmで、7.2Cの通電量で炭酸ジフェニルが16.8μmol、二酸化炭素が10.0μmol生成した。結果の概要は表1に示した。
[Example 8: Effect of solvent pre-dehydration]
Constant current electrolysis was performed in the same procedure as in Example 6. However, the solvent was used without dehydration. As a result, the water content of the reaction solution was 140 ppm by weight in the anode chamber, and 16.8 μmol of diphenyl carbonate and 10.0 μmol of carbon dioxide were generated with an energization amount of 7.2 C. A summary of the results is shown in Table 1.
[実施例9:隔膜、溶媒の変更及び支持電解質の非添加]
図1に示した電解セルの隔膜としてアニオン交換膜(旭化成社製A−501)を用いて、定電流電解を行った。陽極室には、脱水したアセトニトリル(MeCN)を30mL、陰極室には同様に脱水したアセトニトリル30mLとフェノールを30mmol及び無水ナトリウムフェノキサイド(Alfa Aeser社製)を0.15mmol入れた。アセトニトリルの脱水は、市販の脱水アセトニトリル(和光純薬社製、有機合成用(脱水品))100mLあたり、300℃で10時間焼成したモレキュラーシーブズ 3A(和光純薬社製、化学用)を約5g添加し、時々振り混ぜながら、12時間以上放置することにより行った。支持電解質である過塩素酸テトラn−ブチルアンモニウムは陽極室、陰極室のいずれにも加えなかった。陽極室と陰極室の気相部分にヘリウム(ジャパンヘリウムセンター社製、純度99.9995%)を900mL/Hrで10分間流通させることにより溶存する酸素、及び水分を除去し、さらに一酸化炭素(日本酸素社製、純度99.95%)を900mL/Hrで60分間流通させた後、電流密度を0.2mA/cm2とし、60分毎にナトリウムフェノキサイドを陽極室に60μmolずつ加えながら360分間、定電流電解を行った。反応液の水分量はヘリウム流通後の陽極室が40重量ppm、陰極室が115重量ppmであった。
[Example 9: Change of diaphragm, solvent, and non-addition of supporting electrolyte]
Constant current electrolysis was performed using an anion exchange membrane (A-501 manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) as the diaphragm of the electrolytic cell shown in FIG. 30 mL of dehydrated acetonitrile (MeCN) was added to the anode chamber, and 30 mL of similarly dehydrated acetonitrile and 30 mmol of phenol and 0.15 mmol of anhydrous sodium phenoxide (Alfa Aeser) were added to the cathode chamber. The dehydration of acetonitrile is about 5 g of molecular sieves 3A (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for chemical use) baked at 300 ° C. for 10 hours per 100 mL of commercially available dehydrated acetonitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. for organic synthesis (dehydrated products)). It was done by leaving it to stand for 12 hours or more with occasional shaking. The supporting electrolyte, tetra-n-butylammonium perchlorate, was not added to either the anode chamber or the cathode chamber. Dissolved oxygen and water were removed by flowing helium (Japan Helium Center Co., Ltd., purity 99.9995%) at 900 mL / Hr for 10 minutes in the gas phase part of the anode chamber and the cathode chamber, and carbon monoxide ( Nippon Oxygen Co., Ltd., purity 99.95%) was circulated at 900 mL / Hr for 60 minutes, the current density was 0.2 mA / cm 2, and 360 μmol of sodium phenoxide was added to the anode chamber every 60 minutes. Constant current electrolysis was performed for a minute. The water content of the reaction solution was 40 ppm by weight in the anode chamber after circulation of helium and 115 ppm in the cathode chamber.
反応の結果、陽極室の炭酸ジフェニルの生成量は、反応開始後360分の時点で52.7μmolに達した。この時点で陰極室の炭酸ジフェニルは0.24μmol(合計52.9μmol)で、二酸化炭素生成量は31.8μmolであった。結果の概要は表1に示した。 As a result of the reaction, the amount of diphenyl carbonate produced in the anode chamber reached 52.7 μmol at 360 minutes after the start of the reaction. At this time, diphenyl carbonate in the cathode chamber was 0.24 μmol (total 52.9 μmol), and the amount of carbon dioxide produced was 31.8 μmol. A summary of the results is shown in Table 1.
[実施例10:隔膜なしの電解反応装置]
図1に示した電解セルの隔膜を取り外して定電流電解を行った。セルには実施例9と同様の手順で脱水したアセトニトリル60mL、フェノール60mmol及び1.0mmolの無水ナトリウムフェノキサイドを20mLのアセトニトリルに溶解した溶液を入れた。支持電解質である過塩素酸テトラn−ブチルアンモニウムは加えなかった。電流密度を0.2mA/cm2とし、17時間定電流電解を行った。ナトリウムフェノキサイドの追加は行わなかった。反応液の水分量は100重量ppmであった。
反応の結果、37.4μmolの炭酸ジフェニルと23.6μmolの二酸化炭素が生成した。結果の概要は表1に示した。
[Example 10: Electrolytic reaction apparatus without diaphragm]
The diaphragm of the electrolytic cell shown in FIG. 1 was removed and constant current electrolysis was performed. The cell was charged with 60 mL of acetonitrile dehydrated by the same procedure as in Example 9, 60 mmol of phenol and 1.0 mmol of anhydrous sodium phenoxide dissolved in 20 mL of acetonitrile. The supporting electrolyte, tetra n-butylammonium perchlorate, was not added. The current density was 0.2 mA / cm 2 and constant current electrolysis was performed for 17 hours. Sodium phenoxide was not added. The water content of the reaction solution was 100 ppm by weight.
As a result of the reaction, 37.4 μmol of diphenyl carbonate and 23.6 μmol of carbon dioxide were produced. A summary of the results is shown in Table 1.
[実施例11:反応液水分の影響(脱水していない溶媒使用)]
実施例10と同じ方法で定電流電解を行った。ただし、アセトニトリルは脱水せずに使用した。反応液の水分量は637重量ppmであった。10時間反応した結果、19.7μmolの炭酸ジフェニルと39.6μmolの二酸化炭素が生成した。結果の概要は表1に示した。
[Example 11: Influence of moisture in reaction solution (use of non-dehydrated solvent)]
Constant current electrolysis was performed in the same manner as in Example 10. However, acetonitrile was used without dehydration. The water content of the reaction solution was 637 ppm by weight. As a result of reaction for 10 hours, 19.7 μmol of diphenyl carbonate and 39.6 μmol of carbon dioxide were generated. A summary of the results is shown in Table 1.
[比較例2:反応液水分の影響]
実施例10と同じ方法で定電流電解を行った。ただし、アセトニトリルは脱水せずに使用し、塩基性物質としてはナトリウムフェノキサイド・3水和物(Aldrich社製、特級)を16mmol添加した。その結果、反応液の水分量は64,000重量ppmであった。3時間反応したが、炭酸ジフェニルは生成が確認されなかった。
[Comparative Example 2: Effect of reaction solution moisture]
Constant current electrolysis was performed in the same manner as in Example 10. However, acetonitrile was used without dehydration, and 16 mmol of sodium phenoxide trihydrate (manufactured by Aldrich, special grade) was added as a basic substance. As a result, the water content of the reaction solution was 64,000 ppm by weight. Although the reaction was conducted for 3 hours, formation of diphenyl carbonate was not confirmed.
[実施例12:塩基性物質としてのリチウムフェノキサイドの検討]
100mLのイオン交換水にフェノール3mmolと水酸化リチウム(和光純薬工業社製)3mmolを溶かして中和した後、エバポレータで減圧乾燥を行い、リチウムフェノキサイド(PhOLi)を得た。その後、実施例9と同じ手順で脱水したアセトニトリルを加えて50mM溶液を調製した。上記方法により製造したリチウムフェノキサイドをナトリウムフェノキサイドに換えたほかは実施例10と同じ手順で15時間の定電流電解を行った。反応液の水分量は115重量ppmであった。
反応の結果、31.0μmolの炭酸ジフェニルと23.0μmolの二酸化炭素が生成した。結果の概要は表1に示した。
[Example 12: Investigation of lithium phenoxide as a basic substance]
After neutralizing by dissolving 3 mmol of phenol and 3 mmol of lithium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in 100 mL of ion-exchanged water, vacuum drying was performed with an evaporator to obtain lithium phenoxide (PhOLi). Thereafter, acetonitrile dehydrated by the same procedure as in Example 9 was added to prepare a 50 mM solution. Constant current electrolysis was performed for 15 hours in the same procedure as in Example 10 except that lithium phenoxide produced by the above method was replaced with sodium phenoxide. The water content of the reaction solution was 115 ppm by weight.
As a result of the reaction, 31.0 μmol of diphenyl carbonate and 23.0 μmol of carbon dioxide were generated. A summary of the results is shown in Table 1.
[実施例13:塩基性物質としてのカリウムフェノキサイドの検討]
実施例12のリチウムフェノキサイドと同様の手順で、フェノール3mmolと水酸化カリウム(和光純薬工業社製)3mmolからカリウムフェノキサイド(PhOK)を製造し、これをナトリウムフェノキサイドに換えたほかは実施例10と同じ手順で16時間の定電流電解を行った。反応液の水分量は122重量ppmであった。
反応の結果、42.9μmolの炭酸ジフェニルと15.7μmolの二酸化炭素が生成した。結果の概要は表1に示した。
[Example 13: Examination of potassium phenoxide as a basic substance]
The procedure was the same as that of lithium phenoxide in Example 12, except that potassium phenoxide (PhOK) was produced from 3 mmol of phenol and 3 mmol of potassium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and replaced with sodium phenoxide. The constant current electrolysis was performed for 16 hours in the same procedure as in Example 10. The water content of the reaction solution was 122 ppm by weight.
As a result of the reaction, 42.9 μmol of diphenyl carbonate and 15.7 μmol of carbon dioxide were produced. A summary of the results is shown in Table 1.
[参考例1:量論反応]
上部に冷却水を通した凝縮器を装備したフラスコに、実施例1の(1)に記載されている方法と同じ方法で調製した塩化パラジウム(PdCl2)を30μmol、塩化メチレン(和光純薬社製、特級)を20mL、電解質として過塩素酸テトラn−ブチルアンモニウム(東京化成工業社製、特級)を3mmol入れ、ヘリウム(ジャパンヘリウムセンター社製、純度99.9995%)を10分間流通させて水分を除去した。
その後、3Mのフェノール(和光純薬社製、特級)/塩化メチレン(和光純薬社製、特級)を10mL加え、一酸化炭素を1時間流通させた。さらに、トリエチルアミン(和光純薬社製 特級)60μmolを加えて、30℃で1時間反応したところ、7.3μmolの炭酸ジフェニルと6.4μmolの二酸化炭素が生成した。このことから、この反応条件においては、パラジウム30μmolあたり、7.3μmolの炭酸ジフェニル及び6.4μmolの二酸化炭素が電解反応によらずに生成していることになる。
[Reference Example 1: Stoichiometric reaction]
30 μmol of palladium chloride (PdCl 2 ) prepared in the same manner as described in Example 1 (1) was added to a flask equipped with a condenser with cooling water passed through the top, and methylene chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 20 ml, tetra n-butylammonium perchlorate (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., special grade) as an electrolyte, and helium (Japan Helium Center Co., Ltd., purity 99.9995%) are circulated for 10 minutes. Water was removed.
Then, 10 mL of 3M phenol (made by Wako Pure Chemical Industries, special grade) / methylene chloride (made by Wako Pure Chemical Industries, special grade) was added, and carbon monoxide was circulated for 1 hour. Furthermore, when 60 μmol of triethylamine (special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and reacted at 30 ° C. for 1 hour, 7.3 μmol of diphenyl carbonate and 6.4 μmol of carbon dioxide were generated. From this, under these reaction conditions, 7.3 μmol of diphenyl carbonate and 6.4 μmol of carbon dioxide are generated regardless of the electrolytic reaction per 30 μmol of palladium.
本発明は、電解液やポリカーボネートの原料等として有用な炭酸ジエステルを、工業的に実用化し得る程度に効率よく、かつホスゲン等の毒性物質を使用することなく製造する方法を提供するものである。 The present invention provides a method for producing a carbonic acid diester useful as a raw material for an electrolytic solution and polycarbonate, etc. as efficiently as it can be put into practical use without using a toxic substance such as phosgene.
10 反応器(電解セル)
11 陽極室
11A 陽極
12 陰極室
12A 陰極
14 隔膜
15,16 ガス供給管
20 電源
10 Reactor (electrolysis cell)
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