JP2010516670A - 穏和な条件下及び水性媒体中で、ガス状及び液体アルカンをカルボン酸へ転化する方法 - Google Patents
穏和な条件下及び水性媒体中で、ガス状及び液体アルカンをカルボン酸へ転化する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010516670A JP2010516670A JP2009546337A JP2009546337A JP2010516670A JP 2010516670 A JP2010516670 A JP 2010516670A JP 2009546337 A JP2009546337 A JP 2009546337A JP 2009546337 A JP2009546337 A JP 2009546337A JP 2010516670 A JP2010516670 A JP 2010516670A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acid
- alkane
- catalyst
- alkanes
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/15—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction of organic compounds with carbon dioxide, e.g. Kolbe-Schmitt synthesis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
C3〜C7脂肪族カルボン酸は、その幅広い工業的用途を考慮すると、非常に重要な、大きなトン数の製品である[5]。これらの酸の製造について、様々な方法が知られており、現在適用されているが[5]、通常、それらは相当に高価な原材料及び触媒の使用、複数の反応段、並びに過酷な反応条件を必要とし、低い収率及び選択性を示す。
単純で、容易に入手可能及びリサイクル可能であり、適用された反応条件下で不活性であり、TFAよりずっと安価であり、この酸の刺激性を有さない溶媒(水/アセトニトリル)を使用すること、
より穏和な反応条件下(TFAを用いた方法における80℃に対し、50〜60℃)で操作すること、
例えば、抽出により、反応混合物からの生成物(カルボン酸)がより容易に分離されること、
常に金属触媒を必要とするTFA操作方法とは対照的に、金属触媒を使用することなく、その反応が実施できること、
選択性が優れていること、すなわち、典型的にTFA含有方法で得られるフッ素化副生成物(例えば、トリフルオロアルカン、トリフルオロカルボン酸エステル及び様々なアルキルトリフレート)を形成しないこと。
本発明は、穏和な条件下で、ガス状(エタン、プロパン及びn−ブタン)及び液体(n−ペンタン、n−ヘキサン、シクロペンタン及びシクロヘキサン)のアルカンを、水/アセトニトリル溶媒中で、金属触媒の非存在下又は存在下で、前記アルカンの少なくとも1種をCO及びペルオキソ二硫酸塩と反応させることによって、炭素原子を1個多く有するカルボン酸へ変換するための新規の効率的な方法に関する。
本発明は、アルカン、一酸化炭素、酸化剤としてのペルオキソ二硫酸塩及び触媒(任意選択)を含む混合物を、水/アセトニトリル混合溶媒中で、好ましくは50〜60℃で反応させることによって、穏和な条件下で、様々なCnアルカンを、(n+1)個の炭素原子を有するカルボン酸に選択的に単一ポットで変換する新規の効率的方法(図式1)に関する。したがって、エタンはプロピオン酸へ、プロパンはイソ酪酸及び酪酸へ、n−ブタンは2−メチルブタン酸へ、シクロペンタンはシクロペンタンカルボン酸へ、n−ヘキサンは2−メチルヘキサン酸及び2−エチルペンタン酸へ、並びにシクロヘキサンはシクロヘキサンカルボン酸へ、それぞれ直接変換できる。
典型的な実験では、反応混合物を以下のように調製した。テフロン(登録商標)被覆磁気攪拌子を備えた13.0mLのステンレス鋼オートクレーブに、触媒(任意選択)を0〜32.0μmol(典型的に8.0μmol)、K2S2O8を1.00〜2.00mmol(典型的に1.50mmol)、H2Oを2.0〜3.0mL、MeCNを2.0〜4.0mL、及び液体アルカン(ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン及びシクロヘキサンの場合)を1.00〜1.50mmol(典型的に1.00mmol)添加した。次いで、オートクレーブを閉じて、空気を取り除くために窒素を用いて3回洗い流し、20〜40atm(典型的に20atm)の一酸化炭素で加圧した。ガス状アルカン(エタン、プロパン又はn−ブタン)を使用する場合、COを入れる前に、反応器を1〜10atmのこのガスで加圧した。反応混合物を、磁気攪拌子及び油浴を使用して、25〜60℃で2〜6時間勢いよく攪拌し、その後、氷浴中で冷却し、ガスを抜き、開けてシュレンク管へ移した。無機化合物から分離するためのジエチルエーテル(9.0〜11.0mL)及びシクロヘプタノン(90μL、内部標準)を添加した。得られた混合物を勢いよく攪拌し、Fisons Instruments GC8000シリーズのガスクロマトグラフをDB WAX融解石英毛管カラム(P/N123−7032)及びJasco−Borwin v.1.50ソフトウェアと共に使用して、有機層をガスクロマトグラフィー(内部標準法)により分析した。生成物は、連結したCarlo Erba(Auto/HRGC/MS)ガスクロマトグラフと共にTrio 2000 Fisons分光計及びVarian UNITY300NMR分光計をそれぞれ使用して、GC−MS、1H及び13C−{1H}NMR技法によって同定した場合もあった。各触媒は、前述の方法[3a、4a、12]に従って、又は市販元から得た。
金属触媒の非存在下でさえも、様々なアルカンを、H2O/MeCN媒体中でCOによってカルボキシル化してカルボン酸を得ることができる(表1)。最も高いアルカンの転化率は、プロパン及びn−ペンタンに関して観察されており、C4及びC6カルボン酸の合計収率は、それぞれ最大で約34及び18%となっている(実施例2及び4)。他の場合では、カルボン酸全体の収率は、6〜12%の範囲である。
表1.H2O/MeCN媒体中でのアルカンの対応するカルボン酸への金属を用いないカルボキシル化。[a]
[a]選択した結果:典型的な(別段の定めのない限り)反応条件:p(ガス状アルカン)=C2H6、C3H8及びn−C4H10に関して、それぞれ10、5又は1.5atm(2.66、1.33又は0.40mmol)、液体アルカン(1.00mmol)、p(CO)=20atm(5.32mmol)、K2S2O8(1.50mmol)、H2O(3.0mL)/MeCN(3.0mL)、60℃、オートクレーブ(容量13.0mL)中で6時間。[b]製品収率%(製品のモル/アルカン100モル)。[c]K2S2O8(2.00mmol)。[d]p(CO)=30atm。[e]H2O(2.0mL)/MeCN(4.0mL)。[f]シクロペンタン(1.50mmol)。「g」50℃。
表2.H2O/MeCN媒体中での、アルカンの、対応するカルボン酸への金属触媒を用いたカルボキシル化。[a]
[a]選択した結果:典型的な(別段の定めのない限り)反応条件:p(ガス状アルカン)=C2H6、C3H8及びn−C4H10に関して、それぞれ10、3又は1.5atm(2.66、0.78又は0.40mmol)、液体アルカン(1.00mmol)、p(CO)=20atm(5.32mmol)、触媒(8.0μmol)、K2S2O8(1.50mmol)、H2O(3.0mL)/MeCN(3.0mL)、60℃、オートクレーブ(容量13.0mL)中で6時間。[b]製品収率%(製品のモル/アルカン100モル)、酸化剤に基づいた製品収率は[(アルカンに基づいた収率)/1.5]として求め得る。[c]カルボン酸製品のモル/触媒のモル。[d]p(CO)=30atm。[e]H2O(2.0mL)/MeCN(4.0mL)。[f]50℃。「g」シクロペンタン(1.50mmol)。[h]p(CO)=40atm。[i]触媒(2.0μmol)。[j]触媒(4.0μmol)。[l]H2tea=トリエタノールアミンのモノ脱プロトン化した形態。[m]触媒(16.0μmol)。[n]触媒(32.0μmol)。[o]H2O(2.0mL)/MeCN(2.0mL)。[p]触媒(10.0μmol)。
Claims (11)
- 穏和な条件下でアルカンを一酸化炭素及び酸化剤と反応させることによりカルボン酸を調製する方法において、金属触媒の非存在下又は存在下で、反応媒体として水/アセトニトリル混合物を使用することを特徴とする方法。
- 1:1の容積比のH2O/MeCNを使用することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- アルカンとして、エタン、プロパン、n−ブタン、n−ペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン及びシクロヘキサン、又はこれらのアルカンのいずれかを含む混合物を使用することにより、炭素原子を1個多く有する対応するカルボン酸、すなわち、プロピオン酸、イソ酪酸、酪酸、2−メチルブタン酸、2−メチルペンタン酸、2−エチルブタン酸、シクロペンタンカルボン酸、2−メチルヘキサン酸、2−エチルペンタン酸及びシクロヘキサンカルボン酸、又は対応する酸の混合物を形成することを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 酸化剤として、ペルオキソ二硫酸塩化合物をそのままで或いは別の固体、液体又はガス状の酸化剤との混合物として使用することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- ペルオキソ二硫酸塩化合物として、ペルオキソ二硫酸カリウムを使用することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 触媒として、遷移金属化合物を使用することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 遷移金属化合物として、式[O⊂Cu4{N(CH2CH2O)3}4−(BOH)4][BF4]2の四銅トリエタノールアミネート化合物を使用することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 遷移金属化合物として、[Cu2(H2tea)2{C6H4(COO)2−1,4}]n・2nH2O、[Cu(H2tea)(N3)]、Cu(NO3)2・2.5H2O、Ca[V{ON(CH2COO)2}2]、Fe(OH)3・0.5H2O、MnO2及びFe(OH)3・0.5H2Oからなる群から選択される化合物(式中、H2teaは、トリエタノールアミンのモノ脱プロトン化した形態を意味する)を使用することを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 25〜60℃の範囲の反応温度及び2〜6時間の範囲の反応時間を使用することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- リサイクルされた反応物、混合溶媒及び触媒(使用された場合)を使用することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 触媒の種類、並びにアルカン、CO及び酸化剤の相対量によって、カルボン酸異性体の形成における選択性を制御することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PT103640A PT103640B (pt) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | Método de conversão, em condições suaves e em meio aquoso, de alcanos gasosos e líquidos em ácidos carboxílicos |
PT103640 | 2007-01-18 | ||
PCT/PT2008/000003 WO2008088234A1 (en) | 2007-01-18 | 2008-01-17 | Method for the conversion, under mild conditions and in aqueous medium, of gaseous and liquid alkanes into carboxylic acids |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010516670A true JP2010516670A (ja) | 2010-05-20 |
JP5281583B2 JP5281583B2 (ja) | 2013-09-04 |
Family
ID=39323720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009546337A Expired - Fee Related JP5281583B2 (ja) | 2007-01-18 | 2008-01-17 | 穏和な条件下及び水性媒体中で、ガス状及び液体アルカンをカルボン酸へ転化する方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8058472B2 (ja) |
EP (1) | EP2125685B1 (ja) |
JP (1) | JP5281583B2 (ja) |
CN (1) | CN101679179B (ja) |
CA (1) | CA2675963C (ja) |
PT (1) | PT103640B (ja) |
WO (1) | WO2008088234A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2018231214B2 (en) * | 2017-03-07 | 2022-03-17 | University Of Massachusetts | Flow battery and components thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02164843A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Nippon Steel Chem Co Ltd | ナフタレンカルボン酸類の合成法 |
JPH05345741A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-12-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | 低級カルボン酸の製造方法 |
JPH1095750A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Ube Ind Ltd | ジカルボン酸のジエステルの製造方法 |
JPH10226665A (ja) * | 1996-12-10 | 1998-08-25 | Sumitomo Chem Co Ltd | カルボン酸類の製造方法 |
JPH11106360A (ja) * | 1997-03-11 | 1999-04-20 | Daicel Chem Ind Ltd | アダマンタン誘導体及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69310427T2 (de) * | 1992-03-09 | 1997-08-21 | Sumitomo Chemical Co | Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren durch Reaktion der Alkane mit Kohlenmonoxyd |
-
2007
- 2007-01-18 PT PT103640A patent/PT103640B/pt active IP Right Grant
-
2008
- 2008-01-17 CA CA2675963A patent/CA2675963C/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-01-17 WO PCT/PT2008/000003 patent/WO2008088234A1/en active Application Filing
- 2008-01-17 CN CN2008800060128A patent/CN101679179B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2008-01-17 EP EP08705173.6A patent/EP2125685B1/en not_active Not-in-force
- 2008-01-17 US US12/523,757 patent/US8058472B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-01-17 JP JP2009546337A patent/JP5281583B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02164843A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Nippon Steel Chem Co Ltd | ナフタレンカルボン酸類の合成法 |
JPH05345741A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-12-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | 低級カルボン酸の製造方法 |
JPH1095750A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Ube Ind Ltd | ジカルボン酸のジエステルの製造方法 |
JPH10226665A (ja) * | 1996-12-10 | 1998-08-25 | Sumitomo Chem Co Ltd | カルボン酸類の製造方法 |
JPH11106360A (ja) * | 1997-03-11 | 1999-04-20 | Daicel Chem Ind Ltd | アダマンタン誘導体及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PT103640B (pt) | 2007-10-02 |
US20100099912A1 (en) | 2010-04-22 |
WO2008088234A1 (en) | 2008-07-24 |
PT103640A (pt) | 2007-05-31 |
CA2675963A1 (en) | 2008-07-24 |
JP5281583B2 (ja) | 2013-09-04 |
US8058472B2 (en) | 2011-11-15 |
CA2675963C (en) | 2014-12-02 |
EP2125685B1 (en) | 2013-06-26 |
EP2125685A1 (en) | 2009-12-02 |
CN101679179A (zh) | 2010-03-24 |
CN101679179B (zh) | 2013-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9856282B2 (en) | Dehydrogenation catalyst, and carbonyl compound and hydrogen production method using said catalyst | |
Kirillova et al. | Metal‐Free and Copper‐Promoted Single‐Pot Hydrocarboxylation of Cycloalkanes to Carboxylic Acids in Aqueous Medium | |
Kirillova et al. | Alkanes to carboxylic acids in aqueous medium: Metal-free and metal-promoted highly efficient and mild conversions | |
Jastrzebski et al. | Sustainable production of dimethyl adipate by non-heme iron (III) catalysed oxidative cleavage of catechol | |
JP5281583B2 (ja) | 穏和な条件下及び水性媒体中で、ガス状及び液体アルカンをカルボン酸へ転化する方法 | |
JPWO2013125020A1 (ja) | 脱水素用触媒、該触媒を用いたカルボニル化合物および水素の製造方法 | |
Deshpande et al. | Liquid phase catalytic oxidation of alcohols over mixed metal oxides | |
Alper | Metal catalyzed carbonylation and oxidation-reduction reactions | |
US7214837B2 (en) | Process for preparation of a mixture of alcohols and ketones by liquid phase oxidation of higher alkanes | |
JP2006151947A (ja) | 末端オレフィンの二量化反応による線状化合物の製法 | |
US7282611B1 (en) | Process for the preparations of a mixture of alcohols and ketones | |
CN102452872B (zh) | 一种全硅分子筛催化环酮的反应方法 | |
CN1067979C (zh) | 一种从甲醇和二氧化碳直接合成碳酸二甲酯的方法 | |
Nunheim et al. | A Sustainable Ruthenium (III) Chloride Catalyzed Alcohol Oxidation | |
JPH04356437A (ja) | 第三級アミンn−オキサイドをアルデヒドに変換する方法 | |
CN113698338A (zh) | 一种苯乙烯双氧化产物的制备方法 | |
JPH08259528A (ja) | アリールアルキルヒドロペルオキシド類の製造方法 | |
CN114957005A (zh) | 一种无金属催化芳族酮c(co)-c氧化断裂制备芳族酯类化合物的方法 | |
JPS6139294B2 (ja) | ||
JP5382667B2 (ja) | 環状化合物の製法 | |
JP2002128736A (ja) | α−ケト酸エステルの製造方法 | |
CN117263946A (zh) | 一种含六氟丙烯三聚体基团的金属卟啉及其制备方法和应用 | |
US3754010A (en) | Co-oxidation process for the production of synthetic fatty acids | |
JP2013006774A (ja) | 芳香族多価アルコールの製造方法 | |
WO2006103695A1 (en) | An improved process for the preparation of tertiary amyl hydroperoxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110105 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130415 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130510 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130524 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |