JP2013112639A - Quaternary ammonium salt, catalyst for oxidation reaction containing the same, method for producing epoxy compound, and method for separating the catalyst for oxidation reaction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第四級アンモニウム塩及びこれを含む酸化反応用触媒、エポキシ化合物の製造方法、並びに、酸化反応用触媒の分離方法に関する。より詳しくは、酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物を酸化する酸化反応において、酸化された生成物から酸化反応用触媒を簡便かつ容易に分離することを可能とする第四級アンモニウム塩及びこれを含む酸化反応用触媒に関する。また、上記酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素によりオレフィンの炭素−炭素二重結合をエポキシ化するエポキシ化合物の製造方法に関する。さらに、上記酸化反応用触媒の簡便かつ容易な分離方法に関する。 The present invention relates to a quaternary ammonium salt, an oxidation reaction catalyst containing the quaternary ammonium salt, a method for producing an epoxy compound, and a method for separating the oxidation reaction catalyst. More specifically, in an oxidation reaction in which an organic compound is oxidized with hydrogen peroxide in the presence of an oxidation reaction catalyst, a quaternary capable of easily and easily separating the oxidation reaction catalyst from the oxidized product. The present invention relates to an ammonium salt and an oxidation reaction catalyst containing the ammonium salt. The present invention also relates to a method for producing an epoxy compound in which an olefin carbon-carbon double bond is epoxidized with hydrogen peroxide in the presence of the oxidation reaction catalyst. Further, the present invention relates to a simple and easy separation method of the oxidation reaction catalyst.
酸化剤を用いた酸化反応は様々な用途に利用されており、例えば、第1級アルコールの酸化によるアルデヒド及びカルボン酸の製造、第2級アルコールの酸化によるケトンの製造、不飽和化合物の酸化によるエポキシ化合物及びジオールの製造などの各種の有機化合物の製造に利用されている。中でも、酸化剤として過酸化水素を用いた酸化反応は、過酸化水素が安価であり、腐食性を示さず、副生成物が水であることから、環境負荷低減等の観点で注目を集めている。 Oxidation reactions using oxidants are used in various applications. For example, production of aldehydes and carboxylic acids by oxidation of primary alcohols, production of ketones by oxidation of secondary alcohols, oxidation of unsaturated compounds. It is used for the production of various organic compounds such as the production of epoxy compounds and diols. Above all, the oxidation reaction using hydrogen peroxide as an oxidant attracts attention from the viewpoint of reducing environmental impact because hydrogen peroxide is inexpensive, does not show corrosivity, and the by-product is water. Yes.
従来、例えば、少なくとも1つの二重結合を有する不飽和化合物を過酸化水素によりエポキシ化する反応においては、触媒として、金属化合物(例えば、タングステンなどの周期表第6族元素を含む化合物、レニウムなどの周期表第7族元素を含む化合物、オスミウム等の周期表第8族元素を含む化合物など)が使用され、工業的には、低コストの点から、周期表第6族元素を含む化合物(特に、タングステン化合物)が広く使用されている。 Conventionally, for example, in a reaction in which an unsaturated compound having at least one double bond is epoxidized with hydrogen peroxide, a metal compound (for example, a compound containing a Group 6 element of the periodic table such as tungsten, rhenium, etc.) is used as a catalyst. A compound containing a group 7 element of the periodic table, a compound containing a group 8 element of the periodic table such as osmium), and industrially, a compound containing a group 6 element of the periodic table from the viewpoint of low cost ( In particular, tungsten compounds are widely used.
特許文献1には、分子内に1個以上のC=C結合を分子内に有する有機化合物から、安価で汎用性が高く、且つ触媒活性を高く維持できる酸化触媒で、エポキシ化合物を製造する方法として、タングステン化合物、りん酸アンモニウム、及び過酸化水素を含む水相中に対して、分子内に1個以上のC=C二重結合を分子内に有する有機化合物とオニウム塩からなる有機相を添加し、反応させる方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for producing an epoxy compound from an organic compound having one or more C═C bonds in a molecule with an oxidation catalyst that is inexpensive, versatile, and can maintain high catalytic activity. An organic phase composed of an organic compound having one or more C═C double bonds in the molecule and an onium salt with respect to an aqueous phase containing a tungsten compound, ammonium phosphate, and hydrogen peroxide. A method of adding and reacting is disclosed.
特許文献2には、温和な条件下、有機溶媒を使用せず、二重結合を有する有機化合物(オレフィン)類と過酸化水素水溶液との反応により、高効率で上記二重結合をエポキシ化することができる活性の高い触媒系でのエポキシ化合物の製造方法として、タングステン化合物、並びに、特定構造の3級アミン、及び/又は特定構造の4級アンモニウム塩を触媒として用いる方法が開示されている。 In Patent Document 2, the above double bond is epoxidized with high efficiency by a reaction between an organic compound (olefin) having a double bond and an aqueous hydrogen peroxide solution under mild conditions without using an organic solvent. As a method for producing an epoxy compound in a highly active catalyst system, a method using a tungsten compound and a tertiary amine having a specific structure and / or a quaternary ammonium salt having a specific structure as a catalyst is disclosed.
しかしながら、特許文献1、2に開示されたエポキシ化合物の製造方法においては、生成物として得られるエポキシ化合物から触媒として用いたタングステン化合物を分離することが困難であるという問題が生じていた。より詳しくは、特許文献1、2に開示されたエポキシ化合物の製造方法では、反応後の反応溶液において、水相と有機相の両相にタングステン化合物が存在するため、有機相中の生成物とタングステン化合物とを分離することが困難であった。 However, in the method for producing an epoxy compound disclosed in Patent Documents 1 and 2, there has been a problem that it is difficult to separate the tungsten compound used as a catalyst from the epoxy compound obtained as a product. More specifically, in the method for producing an epoxy compound disclosed in Patent Documents 1 and 2, since a tungsten compound exists in both the aqueous phase and the organic phase in the reaction solution after the reaction, the product in the organic phase It was difficult to separate the tungsten compound.
このため、酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物(例えば、エチレン性不飽和二重結合を有する有機化合物)を酸化し、対応する酸化された生成物((「酸化化合物」と称する場合がある;例えば、上記エポキシ化合物)を製造する方法においては、酸化化合物からの酸化反応用触媒の分離が簡便かつ容易に実施できることが求められているのが現状である。 For this reason, an organic compound (for example, an organic compound having an ethylenically unsaturated double bond) is oxidized with hydrogen peroxide in the presence of an oxidation reaction catalyst, and a corresponding oxidized product (("oxidized compound" and For example, in the method for producing the epoxy compound), it is currently required that the oxidation reaction catalyst can be easily and easily separated from the oxidation compound.
従って、本発明の目的は、酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物を酸化し、酸化された生成物(特に、エポキシ化合物)を製造する方法において、反応後の反応溶液中の生成物からの酸化反応用触媒の簡便かつ容易な分離を可能とする第四級アンモニウム塩を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、過酸化水素により有機化合物を酸化し、酸化された生成物を製造する方法において、反応後の反応溶液中の生成物から簡便かつ容易に分離することができる、有機化合物の酸化反応用触媒を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素によりエチレン性不飽和二重結合を有する有機化合物(オレフィン)の二重結合をエポキシ化し、エポキシ化合物を製造する方法において、反応後の反応溶液中のエポキシ化合物からの酸化反応用触媒の分離を簡便かつ容易に行うことができるエポキシ化合物の製造方法を提供することにある。
さらにまた、本発明の他の目的は、酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物を酸化し、酸化された生成物を生成させた後の反応溶液中の該生成物から、上記酸化反応用触媒を簡便かつ容易に分離することができる酸化反応用触媒の分離方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to oxidize an organic compound with hydrogen peroxide in the presence of an oxidation reaction catalyst to produce an oxidized product (particularly an epoxy compound). An object of the present invention is to provide a quaternary ammonium salt that enables easy and easy separation of an oxidation reaction catalyst from a product.
Another object of the present invention is to oxidize an organic compound with hydrogen peroxide to produce an oxidized product, which can be easily and easily separated from the product in the reaction solution after the reaction. Another object of the present invention is to provide a catalyst for oxidation reaction of organic compounds.
Furthermore, another object of the present invention is a method for producing an epoxy compound by epoxidizing a double bond of an organic compound (olefin) having an ethylenically unsaturated double bond with hydrogen peroxide in the presence of an oxidation reaction catalyst. In other words, it is an object of the present invention to provide a method for producing an epoxy compound capable of easily and easily separating an oxidation reaction catalyst from an epoxy compound in a reaction solution after the reaction.
Furthermore, another object of the present invention is to oxidize an organic compound with hydrogen peroxide in the presence of an oxidation reaction catalyst to produce an oxidized product, and from the product in the reaction solution, An object of the present invention is to provide a method for separating an oxidation reaction catalyst, which can easily and easily separate the oxidation reaction catalyst.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定構造の第四級アンモニウム塩を相間移動触媒として含む酸化反応用触媒を、過酸化水素による有機化合物の酸化反応の酸化反応用触媒として使用すると、反応後の反応溶液中の生成物(酸化化合物)から上記酸化反応用触媒を簡便かつ容易に分離できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have determined that an oxidation reaction catalyst containing a quaternary ammonium salt having a specific structure as a phase transfer catalyst is an oxidation reaction of an oxidation reaction of an organic compound with hydrogen peroxide. It was found that the catalyst for oxidation reaction could be easily and easily separated from the product (oxidized compound) in the reaction solution after the reaction when used as a catalyst for reaction, and the present invention was completed.
すなわち、本発明は、下記式(1)
で表される第四級アンモニウム塩を提供する。
That is, the present invention provides the following formula (1):
The quaternary ammonium salt represented by these is provided.
また、本発明は、相間移動触媒として前記の第四級アンモニウム塩を含むことを特徴とする有機化合物の酸化反応用触媒を提供する。 The present invention also provides an organic compound oxidation reaction catalyst comprising the quaternary ammonium salt as a phase transfer catalyst.
さらに、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物を含む前記の酸化反応用触媒を提供する。 Furthermore, the above-mentioned catalyst for oxidation reaction comprising a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof is provided.
さらに、前記ヘテロポリ酸若しくはその塩が、リン原子、並びに、タングステン、マンガン、モリブデン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種の金属原子を含むヘテロポリ酸若しくはその塩である前記の酸化反応用触媒を提供する。 Furthermore, the heteropolyacid or salt thereof is a heteropolyacid or salt thereof containing a phosphorus atom and at least one metal atom selected from the group consisting of tungsten, manganese, molybdenum, and vanadium. A catalyst is provided.
さらに、前記前駆化合物が、タングステン、マンガン、モリブデン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種の金属原子を含む無機酸又はその塩、並びに、リン原子含有オキソ酸又はその塩を含む前記の酸化反応用触媒を提供する。 Further, the precursor compound includes an inorganic acid or a salt thereof containing at least one metal atom selected from the group consisting of tungsten, manganese, molybdenum, and vanadium, and a phosphorus atom-containing oxo acid or a salt thereof. An oxidation reaction catalyst is provided.
さらに、前記有機化合物の酸化反応が、過酸化水素によるオレフィンのエポキシ化反応である前記の酸化反応用触媒を提供する。 Further, the present invention provides the oxidation reaction catalyst, wherein the oxidation reaction of the organic compound is an olefin epoxidation reaction with hydrogen peroxide.
また、本発明は、前記の酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素によりオレフィンの炭素−炭素二重結合をエポキシ化し、エポキシ化合物を生成させる工程を含むことを特徴とするエポキシ化合物の製造方法を提供する。 The present invention also includes a process for producing an epoxy compound, comprising the step of epoxidizing a carbon-carbon double bond of an olefin with hydrogen peroxide to form an epoxy compound in the presence of the oxidation reaction catalyst. I will provide a.
また、本発明は、前記の酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物を酸化し、酸化化合物を生成させた後の反応溶液中の前記酸化化合物から、前記酸化反応用触媒を分離する方法であって、前記反応溶液の温度制御により前記酸化反応用触媒を選択的に水相に分配させる工程と、その後、分液操作により前記反応溶液の有機相と水相とを分離する工程とを含むことを特徴とする酸化反応用触媒の分離方法を提供する。 Further, the present invention separates the oxidation reaction catalyst from the oxidation compound in the reaction solution after oxidizing the organic compound with hydrogen peroxide in the presence of the oxidation reaction catalyst to form an oxidation compound. A step of selectively distributing the oxidation reaction catalyst to the aqueous phase by controlling the temperature of the reaction solution, and then separating the organic phase and the aqueous phase of the reaction solution by a liquid separation operation. And a method for separating the catalyst for oxidation reaction.
本発明の第四級アンモニウム塩は上記構造を有するため、該第四級アンモニウム塩を相間移動触媒として含む酸化反応用触媒を、過酸化水素による有機化合物の酸化反応における触媒として用いると、反応後の反応溶液における生成物(酸化化合物)からの上記酸化反応用触媒の分離を簡便かつ容易に行うことができる。従って、本発明の第四級アンモニウム塩を用いると、酸化反応用触媒の回収及び再利用が容易であるためコスト面で有益であり、なおかつ生成物から高効率で酸化反応用触媒を分離することができるため、高い純度の生成物(酸化化合物)を高い生産性で得ることができる。 Since the quaternary ammonium salt of the present invention has the above structure, if an oxidation reaction catalyst containing the quaternary ammonium salt as a phase transfer catalyst is used as a catalyst in an oxidation reaction of an organic compound with hydrogen peroxide, Separation of the oxidation reaction catalyst from the product (oxidation compound) in the reaction solution can be carried out simply and easily. Therefore, the use of the quaternary ammonium salt of the present invention is advantageous in terms of cost because the oxidation reaction catalyst can be easily recovered and reused, and the oxidation reaction catalyst can be separated from the product with high efficiency. Therefore, a highly pure product (oxidized compound) can be obtained with high productivity.
[第四級アンモニウム塩]
本発明の第四級アンモニウム塩は、下記式(1)で表される化合物(第四級アンモニウム塩)である。
The quaternary ammonium salt of the present invention is a compound (quaternary ammonium salt) represented by the following formula (1).
上記式(1)中のR1、R2、R3(R1〜R3)は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。上記炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが2以上結合した基が挙げられる。 R 1, R 2, R 3 in the formula (1) (R 1 ~R 3 ) each independently represent a hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the hydrocarbon group include an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group in which two or more of these are bonded.
上記脂肪族炭化水素基としては、例えば、飽和脂肪族炭化水素基、好ましくはアルキル基などが挙げられる。上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基、オクタデシル基(ステアリル基)などのC1-20アルキル基などが挙げられる。 Examples of the aliphatic hydrocarbon group include saturated aliphatic hydrocarbon groups, preferably alkyl groups. Examples of the alkyl group include C 1-20 such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, hexyl group, octyl group, isooctyl group, decyl group, dodecyl group, and octadecyl group (stearyl group). An alkyl group etc. are mentioned.
上記脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基などのC3-12のシクロアルキル基などが挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon group include C 3-12 cycloalkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclododecyl group.
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などのC6-14アリール基(特に、C6-10アリール基)などが挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon group include C 6-14 aryl groups (particularly, C 6-10 aryl groups) such as phenyl group and naphthyl group.
また、脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基として、例えば、シクロへキシルメチル基、メチルシクロヘキシル基などが挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基として、ベンジル基、フェネチル基等のC7-18アラルキル基(特に、C7-10アラルキル基)、トリル基等のC1-4アルキル置換アリール基などが挙げられる。 Examples of the group in which an aliphatic hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group are bonded include a cyclohexylmethyl group and a methylcyclohexyl group. Examples of the group in which an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are bonded include a C 7-18 aralkyl group (particularly a C 7-10 aralkyl group) such as a benzyl group and a phenethyl group, and a C 1-4 such as a tolyl group. Examples include alkyl-substituted aryl groups.
上記R1〜R3における炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基等のC1-6アルコキシ基(好ましくはC1-4アルコキシ基)などのアルコキシ基;フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等の、芳香環にC1-4アルキル基、ハロゲン原子、C1-4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいC6-14アリールオキシ基などのアリールオキシ基;ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等のC7-18アラルキルオキシ基などのアラルキルオキシ基;アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のC1-12アシルオキシ基などのアシルオキシ基;カルボキシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等のC1-6アルコキシ−カルボニル基などのアルコキシカルボニル基;フェノキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等のC6-14アリールオキシ−カルボニル基などのアリールオキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基などのC7-18アラルキルオキシ−カルボニル基などのアラルキルオキシカルボニル基;アミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のモノ又はジ−C1-6アルキルアミノ基などのモノ又はジアルキルアミノ基;アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等のC1-11アシルアミノ基などのアシルアミノ基;グリシジルオキシ基等のエポキシ基含有基;エチルオキセタニルオキシ基等のオキセタニル基含有基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;オキソ基;これらの2以上が必要に応じてC1-6アルキレン基を介して結合した基などが挙げられる。 Examples of the substituent that the hydrocarbon group in R 1 to R 3 may have include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom; a hydroxyl group; a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and isopropyl group, a butoxy group, an alkoxy group such as a C 1-6 alkoxy group such as isobutyl group (preferably a C 1-4 alkoxy group); a phenoxy group, tolyloxy group, such as a naphthyloxy groups, C aromatic ring 1- 4 An aryloxy group such as a C 6-14 aryloxy group which may have a substituent such as an alkyl group, a halogen atom, a C 1-4 alkoxy group; a C 7-18 such as a benzyloxy group or a phenethyloxy group aralkyloxy groups such as aralkyloxy group; an acetyl group, a propionyloxy group, acyloxy such as C 1-12 acyloxy group such as a benzoyloxy group Group; a carboxyl group; - a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group, C 1-6 alkoxy such as butoxycarbonyl group alkoxycarbonyl group such as a carbonyl group; phenoxycarbonyl group, tolyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc. Aryloxycarbonyl groups such as C 6-14 aryloxy-carbonyl groups; aralkyloxycarbonyl groups such as C 7-18 aralkyloxy-carbonyl groups such as benzyloxycarbonyl groups; amino groups; methylamino groups, ethylamino groups, Mono- or dialkylamino groups such as mono- or di-C 1-6 alkylamino groups such as dimethylamino group and diethylamino group; acylamino groups such as C 1-11 acylamino groups such as acetylamino group, propionylamino group and benzoylamino group Group containing an epoxy group such as a glycidyloxy group; an oxetanyl group containing group such as an ethyl oxetanyloxy group; an acyl group such as an acetyl group, a propionyl group or a benzoyl group; an oxo group; And a group bonded through a 1-6 alkylene group.
中でも、上記R1〜R3としては、それぞれ、炭素数1〜20(C1-20)の飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又は飽和脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基(特に、アラルキル基)が好ましい。 Especially, as said R < 1 > -R < 3 >, a C1-C20 ( C1-20 ) saturated aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a saturated aliphatic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon, respectively. A group bonded to a group (particularly an aralkyl group) is preferred.
上記式(1)中のR4は、水素原子又は置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。上記置換基を有していてもよい炭化水素基としては、上記R1、R2、R3と同様のものが挙げられる。中でも、上記R4としては、炭素数1〜6(C1-6)の飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、飽和脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基(特に、アラルキル基)が好ましい。 R 4 in the above formula (1) represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the hydrocarbon group which may have a substituent include the same groups as those described above for R 1 , R 2 and R 3 . Among them, as R 4 , a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (C 1-6 ), an aromatic hydrocarbon group, a group in which a saturated aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are bonded. (In particular, an aralkyl group) is preferable.
上記式(1)中のX-は、式(1)で表される第四級アンモニウム塩におけるアンモニウムカチオン(第四級アンモニウムイオン)のカウンターアニオン(対イオン;一価のアニオン)である。上記カウンターアニオンとしては、ブレンステッド酸の共役塩基が挙げられ、特に限定されないが、例えば、ハロゲン化物イオン(フッ化物イオン、塩化物イオン、ヨウ化物イオンなど)、硫酸水素イオン、硝酸イオン、炭酸水素イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロホスファイトイオン、メタンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、蟻酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン、プロピオン酸イオン、安息香酸イオン、水酸化物イオン、アルコキシドイオン(メトキサイドイオン、エトキサイドイオンなど)などが挙げられる。中でも、上記カウンターアニオンとしては、ハロゲン化物イオン、メタンスルホン酸イオン、硫酸水素イオンが好ましい。 X − in the above formula (1) is a counter anion (counter ion; monovalent anion) of an ammonium cation (quaternary ammonium ion) in the quaternary ammonium salt represented by the formula (1). Examples of the counter anion include a Bronsted acid conjugate base, and are not particularly limited. For example, halide ions (fluoride ions, chloride ions, iodide ions, etc.), hydrogen sulfate ions, nitrate ions, hydrogen carbonates. Ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphite ion, methanesulfonate ion, trifluoromethanesulfonate ion, toluenesulfonate ion, formate ion, acetate ion, trifluoroacetate ion, propionate ion, benzoic acid Acid ions, hydroxide ions, alkoxide ions (methoxide ions, ethoxide ions, etc.) and the like can be mentioned. Among these, as the counter anion, a halide ion, a methanesulfonate ion, and a hydrogen sulfate ion are preferable.
上記式(1)中のnは、1〜20の整数を示す。nとしては、特に、生成物からの酸化反応用触媒の分離の効率の観点で、2〜12の整数が好ましく、より好ましくは3〜8の整数である。 N in the said Formula (1) shows the integer of 1-20. In particular, n is preferably an integer of 2 to 12, more preferably an integer of 3 to 8, from the viewpoint of separation efficiency of the oxidation reaction catalyst from the product.
本発明の第四級アンモニウム塩としては、具体的には、例えば、下記式で表される化合物(第四級アンモニウム塩)が挙げられる。
本発明の第四級アンモニウム塩は、公知乃至慣用の第四級アンモニウム塩の製造方法により製造することができ、その製造方法は、特に限定されないが、例えば、下記式(1a)で表される化合物を原料として使用し、該化合物における水酸基(式(1a)中に表された水酸基)を有機合成の分野で周知慣用の脱離基に変換して、下記式(1b)で表される化合物を生成させた後、さらに、下記式(1c)で表される化合物(第三級アミン)と反応させる方法により製造することができる。
上記式(1a)で表される化合物は、エチレングリコールが重合した構造を有するポリエチレングリコール、又はこれらのモノエーテル体である。上記式(1a)で表される化合物としては、市販品を使用することもできるし、例えば、ポリエチレングリコールの場合には、公知乃至慣用の方法を用いて、エチレングリコールを重縮合させたり、エチレンオキシドを開環重合させることにより、製造することができる。また、ポリエチレングリコールのモノエーテル体の場合には、公知乃至慣用の方法を用いて、ポリエチレングリコールの1のヒドロキシル基をエーテル化(例えば、アルキルエーテル化)することにより、製造することができる。 The compound represented by the formula (1a) is polyethylene glycol having a structure in which ethylene glycol is polymerized, or a monoether thereof. As the compound represented by the above formula (1a), a commercially available product can be used. For example, in the case of polyethylene glycol, ethylene glycol can be polycondensed or ethylene oxide can be obtained using a known or conventional method. Can be produced by ring-opening polymerization. Moreover, in the case of the monoether body of polyethylene glycol, it can manufacture by etherifying (for example, alkyl etherification) 1 hydroxyl group of polyethyleneglycol using a well-known thru | or a usual method.
上記式(1b)におけるL(脱離基)としては、有機合成の分野で周知の脱離基が挙げられ、特に限定されないが、例えば、ハロゲン基(ハロゲン原子)、ベンゼンスルホニルオキシ基、トルエンスルホニルオキシ基、メタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基などが挙げられる。 L (leaving group) in the above formula (1b) includes a leaving group well known in the field of organic synthesis, and is not particularly limited. For example, halogen group (halogen atom), benzenesulfonyloxy group, toluenesulfonyl Examples thereof include an oxy group, a methanesulfonyloxy group, and a trifluoromethanesulfonyloxy group.
上記式(1a)で表される化合物における水酸基を脱離基に変換するための化合物(「脱離基導入用化合物」と称する場合がある)としては、公知乃至慣用のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、メタンスルホン酸クロライド、トリフルオロメタンスルホン酸クロライド等の置換基を有していてもよい低級アルキルスルホン酸クロライド;ベンゼンスルホン酸クロライド、トルエンスルホン酸クロライド等の置換基を有していてもよい芳香族スルホン酸クロライド;メタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸無水物などの置換基を有していてもよい低級アルキルスルホン酸無水物;ベンゼンスルホン酸無水物、トルエンスルホン酸無水物などの置換基を有していてもよい芳香族スルホン酸無水物;ジエチルホスホニルクロライドなどの置換基を有していてもよい低級アルキルリン酸クロライド;ジフェニルホスホニルクロライドなどの置換基を有していてもよい芳香族リン酸クロライドなどが挙げられる。上記脱離基導入用化合物における置換基としては、例えば、ハロゲン原子などが挙げられる。 As a compound for converting a hydroxyl group in the compound represented by the above formula (1a) into a leaving group (sometimes referred to as “leaving group introduction compound”), a known or conventional one may be used. Although not particularly limited, for example, a lower alkyl sulfonic acid chloride which may have a substituent such as methanesulfonic acid chloride, trifluoromethanesulfonic acid chloride; a substituent such as benzenesulfonic acid chloride, toluenesulfonic acid chloride, etc. Aromatic sulfonic acid chloride which may have; lower alkyl sulfonic acid anhydride which may have a substituent such as methanesulfonic acid anhydride and trifluoromethanesulfonic acid anhydride; benzenesulfonic acid anhydride, toluenesulfone Aromatic sulfonic acid anhydrides optionally having substituents such as acid anhydrides; Phosphonyl Rukuro lower alkyl phosphoric acid chlorides which may have a substituent such as chloride; diphenyl phosphonyl Rukuro aromatic phosphoric acid chlorides which may have a substituent such as chloride and the like. Examples of the substituent in the leaving group introduction compound include a halogen atom.
また、上記式(1a)で表される化合物における水酸基を脱離基に変換し、式(1b)で表される化合物を生成させる方法としては、上述の脱離基導入用化合物を反応させる方法以外に、例えば、式(1a)で表される化合物と塩化チオニルとを反応させて、Lが塩素原子である式(1b)で表される化合物を生成させる方法、又は、上記Lが塩素原子である式(1b)で表される化合物をさらに、ヨウ化ナトリウムやヨウ化カリウム等と反応させることによって、Lがヨウ素原子である式(1b)で表される化合物を生成させる方法等が挙げられる。 Moreover, as a method of converting the hydroxyl group in the compound represented by the above formula (1a) into a leaving group to produce the compound represented by the formula (1b), a method of reacting the above-mentioned leaving group introducing compound is reacted. In addition, for example, a method of reacting a compound represented by the formula (1a) with thionyl chloride to produce a compound represented by the formula (1b) wherein L is a chlorine atom, or the above L is a chlorine atom And a method for producing a compound represented by the formula (1b) in which L is an iodine atom by further reacting the compound represented by the formula (1b) with sodium iodide, potassium iodide or the like. It is done.
上記式(1a)で表される化合物における水酸基を脱離基に変換し、式(1b)で表される化合物を生成させる際の反応条件等は、特に限定されず、有機合成の分野で慣用の条件等から適宜選択することができる。 Reaction conditions and the like for converting the hydroxyl group in the compound represented by the formula (1a) to a leaving group to produce the compound represented by the formula (1b) are not particularly limited, and are commonly used in the field of organic synthesis. It is possible to select appropriately from the above conditions.
上記式(1b)で表される化合物は、慣用の方法、例えば、濃縮、抽出、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により精製したものを次の反応に使用してもよい。 The compound represented by the above formula (1b) may be used in the next reaction after being purified by a conventional method, for example, separation means such as concentration, extraction, column chromatography, or a separation means combining these. Good.
次に、上記式(1b)で表される化合物と、式(1c)で表される第三級アミンとを反応させることにより、本発明の第四級アンモニウム塩を生成させることができる。式(1c)で表される第三級アミンとしては、具体的には、例えば、N,N−ジメチル−N−オクタデシルアミン、N,N,N−トリオクチルアミン、N−ベンジル−N−メチル−N−オクタデシルアミン、N,N−ジオクチル−N−メチルアミンなどが挙げられる。 Next, the quaternary ammonium salt of the present invention can be produced by reacting the compound represented by the above formula (1b) with the tertiary amine represented by the formula (1c). Specific examples of the tertiary amine represented by the formula (1c) include N, N-dimethyl-N-octadecylamine, N, N, N-trioctylamine, and N-benzyl-N-methyl. -N-octadecylamine, N, N-dioctyl-N-methylamine and the like.
上記式(1b)で表される化合物と式(1c)で表される第三級アミンとの反応は、有機溶媒の存在下で実施することができる。上記有機溶媒としては、式(1b)で表される化合物と、式(1c)で表される第三級アミンの両方を溶解することができ、反応を阻害しないものであればよく、特に限定されないが、例えば、シクロプロパノール、シクロヘキサノールなどのシクロC3-10アルカノール類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類;メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル(鎖状エステル)類;クロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類;フェノール類などが挙げられる。上記有機溶媒は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The reaction between the compound represented by the formula (1b) and the tertiary amine represented by the formula (1c) can be carried out in the presence of an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve both the compound represented by the formula (1b) and the tertiary amine represented by the formula (1c) and does not inhibit the reaction. For example, cyclo C 3-10 alkanols such as cyclopropanol and cyclohexanol; chain ethers such as dimethyl ether and diethyl ether; methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), cyclopentanone, cyclohexanone and the like Ketones; esters (chain esters) such as ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate and ethyl lactate; halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride and chlorobenzene; phenols and the like. The said organic solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
式(1b)で表される化合物と式(1c)で表される第三級アミンとの反応は、例えば、これらの化合物を共存させ、加熱することにより進行させることができる。式(1c)で表される第三級アミンの使用量は、特に限定されないが、式(1b)で表される化合物1モルに対して、1.0〜5.0モルが好ましく、より好ましくは1.2〜1.5モルである。 The reaction between the compound represented by the formula (1b) and the tertiary amine represented by the formula (1c) can be caused to proceed by, for example, causing these compounds to coexist and heating. Although the usage-amount of the tertiary amine represented by Formula (1c) is not specifically limited, 1.0-5.0 mol is preferable with respect to 1 mol of compounds represented by Formula (1b), More preferably Is 1.2-1.5 mol.
式(1b)で表される化合物と式(1c)で表される第三級アミンとの反応における有機溶媒の使用量は、特に限定されないが、式(1b)で表される化合物100重量部に対して、20〜1000重量部が好ましく、より好ましくは50〜500重量部である。 The amount of the organic solvent used in the reaction between the compound represented by formula (1b) and the tertiary amine represented by formula (1c) is not particularly limited, but is 100 parts by weight of the compound represented by formula (1b). The amount is preferably 20 to 1000 parts by weight, more preferably 50 to 500 parts by weight.
式(1b)で表される化合物と式(1c)で表される第三級アミンとの反応の温度(反応温度)としては、特に限定されないが、40〜150℃が好ましく、より好ましくは50〜150℃である。また、上記反応の時間(反応時間)としては、特に限定されないが、2〜10時間が好ましく、より好ましくは3〜5時間である。 Although it does not specifically limit as temperature (reaction temperature) of reaction with the compound represented by Formula (1b), and the tertiary amine represented by Formula (1c), 40-150 degreeC is preferable, More preferably ~ 150 ° C. In addition, the reaction time (reaction time) is not particularly limited, but is preferably 2 to 10 hours, and more preferably 3 to 5 hours.
本発明の第四級アンモニウム塩は、慣用の方法、例えば、濃縮、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により精製することができる。 The quaternary ammonium salt of the present invention can be purified by a conventional method, for example, separation means such as concentration and column chromatography, or a separation means combining these.
[酸化反応用触媒]
本発明の第四級アンモニウム塩は、有機化合物の酸化反応用触媒における相間移動触媒として好ましく使用することができる。より詳しくは、本発明の第四級アンモニウム塩は、過酸化水素により有機化合物を酸化する酸化反応において使用される、酸化反応用触媒の相間移動触媒として好ましく使用できる。以下、相間移動触媒として本発明の第四級アンモニウム塩を含む酸化反応用触媒を、「本発明の酸化反応用触媒」と称する場合がある。
[Catalyst for oxidation reaction]
The quaternary ammonium salt of the present invention can be preferably used as a phase transfer catalyst in an organic compound oxidation reaction catalyst. More specifically, the quaternary ammonium salt of the present invention can be preferably used as a phase transfer catalyst of an oxidation reaction catalyst used in an oxidation reaction in which an organic compound is oxidized with hydrogen peroxide. Hereinafter, the oxidation reaction catalyst containing the quaternary ammonium salt of the present invention as a phase transfer catalyst may be referred to as “the oxidation reaction catalyst of the present invention”.
本発明の酸化反応用触媒は、相間移動触媒として本発明の第四級アンモニウム塩を少なくとも含む。また、本発明の酸化反応用触媒は、相間移動触媒としての本発明の第四級アンモニウム塩の他に、過酸化水素による酸化反応そのものを触媒する成分(「酸化反応触媒」と称する)を含む。上記酸化反応触媒としては、公知乃至慣用の酸化反応触媒を使用することができ、特に限定されないが、一般に、過酸化水素を酸化剤として使用する酸化反応においては、金属原子を含む化合物が酸化反応触媒として使用される。上記金属原子を含む化合物としては、例えば、タングステン、マンガン、バナジウム、モリブデン、チタン、アルミニウム、ニオブなどの金属原子を含む化合物などが挙げられる。 The oxidation reaction catalyst of the present invention contains at least the quaternary ammonium salt of the present invention as a phase transfer catalyst. In addition to the quaternary ammonium salt of the present invention as a phase transfer catalyst, the oxidation reaction catalyst of the present invention includes a component that catalyzes the oxidation reaction itself with hydrogen peroxide (referred to as “oxidation reaction catalyst”). . The oxidation reaction catalyst may be a known or conventional oxidation reaction catalyst, and is not particularly limited. Generally, in an oxidation reaction using hydrogen peroxide as an oxidizing agent, a compound containing a metal atom is oxidized. Used as a catalyst. Examples of the compound containing a metal atom include compounds containing a metal atom such as tungsten, manganese, vanadium, molybdenum, titanium, aluminum, and niobium.
本発明の酸化反応用触媒は、上記酸化反応触媒として、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物を含むことが好ましい。上記ヘテロポリ酸若しくはその塩としては、公知の種々のヘテロポリ酸若しくはその塩を使用することができ、特に限定されないが、例えば、リンタングステン酸、ケイタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸、タングストモリブドリン酸、タングストモリブドケイ酸、リンバナドモリブデン酸などが挙げられる。中でも、上記ヘテロポリ酸としては、リン(リン原子)、並びに、タングステン、マンガン、モリブデン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種(1種以上)の金属(金属原子)を含有するヘテロポリ酸が好ましい。このようなヘテロポリ酸としては、例えば、リンタングステン酸、リンマンガン酸、リンモリブデン酸、リンバナジン酸、などが挙げられる。中でも、特に、コストの観点からリンタングステン酸が好ましい。上記ヘテロポリ酸の塩としては、例えば、上記例示のヘテロポリ酸のオニウム塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、遷移金属塩などが挙げられる。 The oxidation reaction catalyst of the present invention preferably contains a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof as the oxidation reaction catalyst. As the heteropolyacid or salt thereof, various known heteropolyacids or salts thereof can be used, and are not particularly limited. For example, phosphotungstic acid, silicotungstic acid, phosphomolybdic acid, silicomolybdic acid, Examples thereof include ribdophosphoric acid, tungstomolybdosilicic acid, and phosphovanadmolybdic acid. Among them, as the heteropolyacid, phosphorus (phosphorus atom) and a heteropolyacid containing at least one (one or more) metal (metal atom) selected from the group consisting of tungsten, manganese, molybdenum, and vanadium Is preferred. Examples of such heteropolyacids include phosphotungstic acid, phosphomanganic acid, phosphomolybdic acid, and phosphovanadic acid. Among these, phosphotungstic acid is particularly preferable from the viewpoint of cost. Examples of the salt of the heteropolyacid include onium salts, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, transition metal salts of the above exemplified heteropolyacids.
上記ヘテロポリ酸若しくはその塩の前駆化合物とは、ヘテロポリ酸若しくはその塩を形成(調製)可能な1種又は2種以上の化合物を意味する。上記前駆化合物は、反応系内で必ずしもヘテロポリ酸若しくはその塩を形成していないくてもよい。上記前駆化合物としては、例えば、タングステン、マンガン、バナジウム、モリブデン、チタン、アルミニウム、ニオブ等の金属原子(好ましくは、タングステン、マンガン、モリブデン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種の金属原子)を少なくとも含む化合物(「金属化合物」と称する場合がある)と、リン、ケイ素、ヒ素からなる群より選択された少なくとも1種のヘテロ原子(好ましくは、リン(リン原子))を少なくとも含む化合物との組み合わせを用いることができる。即ち、上記ヘテロポリ酸若しくはその塩は、タングステン、マンガン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種の金属原子を含む化合物と、リンを少なくとも含む化合物とから調製されるヘテロポリ酸若しくはその塩であることが好ましい。 The precursor compound of the heteropolyacid or a salt thereof means one or more compounds that can form (prepare) a heteropolyacid or a salt thereof. The precursor compound may not necessarily form a heteropolyacid or a salt thereof in the reaction system. Examples of the precursor compound include metal atoms such as tungsten, manganese, vanadium, molybdenum, titanium, aluminum, and niobium (preferably at least one metal atom selected from the group consisting of tungsten, manganese, molybdenum, and vanadium). ) At least one compound selected from the group consisting of phosphorus, silicon and arsenic (preferably phosphorus (phosphorus atom)) Can be used in combination. That is, the heteropolyacid or salt thereof is a heteropolyacid or salt thereof prepared from a compound containing at least one metal atom selected from the group consisting of tungsten, manganese, and vanadium and a compound containing at least phosphorus. Preferably there is.
上記ヘテロ原子を含む化合物としては、例えば、リン原子を含む化合物として、リン酸、ポリリン酸(ピロリン酸、メタリン酸を含む)、(ポリ)リン酸塩{(ポリ)リン酸の金属塩[例えば、リン酸カリウム、リン酸ナトリウムなどの(ポリ)リン酸アルカリ金属塩;リン酸カルシウムなどの(ポリ)リン酸アルカリ土類金属塩;リン酸水素カリウム、リン酸水素ナトリウムなどの(ポリ)リン酸水素アルカリ金属塩;リン酸水素カルシウムなどの(ポリ)リン酸水素アルカリ土類金属塩;(ポリ)リン酸アルミニウム塩(リン酸ピロリン酸アルミニウム複塩を含む)などの(ポリ)リン酸金属塩]}などが挙げられる。なお、上記リン原子を含む化合物には、五酸化二リンなどの上記リン原子を含む化合物を合成する材料(又は原料)も含まれる。上記リン原子を含む化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。上記の中でも、取り扱い性、コストの観点から、リン酸又はリン酸塩(特に、リン酸)等のリン原子含有オキソ酸又はその塩が好ましい。また、上記ヘテロ原子を含む化合物としては、例えば、ケイ素原子を含む化合物としてケイ酸(オルトケイ酸、メタケイ酸等)、ヒ素原子を含む化合物としてヒ酸、亜ヒ酸などが挙げられる。 Examples of the compound containing a hetero atom include phosphoric acid, polyphosphoric acid (including pyrophosphoric acid and metaphosphoric acid), (poly) phosphate {metal salt of (poly) phosphoric acid [for example, a compound containing a phosphorus atom] (Poly) alkali metal phosphates such as potassium phosphate, sodium phosphate; (Poly) alkaline earth metal salts such as calcium phosphate; (Poly) hydrogen phosphate such as potassium hydrogen phosphate, sodium hydrogen phosphate Alkali metal salts; (Poly) hydrogen phosphate alkaline earth metal salts such as calcium hydrogen phosphate; (Poly) metal phosphates such as (poly) aluminum phosphate (including aluminum pyrophosphate double salt)] }. In addition, the compound (or raw material) which synthesize | combines the compound containing the said phosphorus atoms, such as a phosphorus pentoxide, is also contained in the compound containing the said phosphorus atom. The said compound containing a phosphorus atom can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, phosphorus atom-containing oxo acids such as phosphoric acid or phosphates (particularly phosphoric acid) or salts thereof are preferable from the viewpoints of handleability and cost. Examples of the compound containing a hetero atom include silicic acid (orthosilicate, metasilicic acid, etc.) as a compound containing a silicon atom, and arsenic acid, arsenous acid, etc. as a compound containing an arsenic atom.
上記金属化合物としては、例えば、タングステン、マンガン、バナジウム、モリブデン、チタン、アルミニウム、ニオブなどの金属のハロゲン化物、無機酸塩、有機酸塩、錯体、上記金属原子より構成されたポリ酸又はその塩などが挙げられる。これらの金属化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the metal compound include halides of metals such as tungsten, manganese, vanadium, molybdenum, titanium, aluminum, and niobium, inorganic acid salts, organic acid salts, complexes, and polyacids or salts thereof composed of the above metal atoms. Etc. These metal compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
上記金属化合物の中でも、タングステンを含む化合物(タングステン化合物)としては、例えば、タングステンのハロゲン化物(塩化タングステンなど);タングステンの無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩など);タングステンの有機酸塩(酢酸塩など);タングステンを中心金属とする錯体;タングステンのイソポリ酸又はその塩(タングステン酸;タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウムなどのタングステン酸のアルカリ金属塩など)、ヘテロポリ酸又はその塩(タングストリン酸(又はタングストリン酸塩)(例えば、12−タングストリン酸、11−タングストリン酸など)、バナジウムタングステン酸、モリブデンタングステン酸、マンガンタングステン酸、コバルトタングステン酸、ケイタングステン酸、リンバナドタングステン酸、マンガンモリブデンタングステン酸又はこれらの塩(例えば、アルカリ金属塩など)など)が挙げられる。 Among the above metal compounds, examples of the compound containing tungsten (tungsten compound) include tungsten halides (tungsten chloride, etc.); tungsten inorganic acid salts (sulfates, nitrates, etc.); tungsten organic acid salts (acetates) Complex with tungsten as the central metal; isopolyacid or its salt of tungsten (tungstic acid; alkali metal salt of tungstic acid such as sodium tungstate, potassium tungstate, etc.), heteropolyacid or its salt (tungstophosphoric acid ( Or tungstophosphate) (for example, 12-tungstophosphoric acid, 11-tungstophosphoric acid, etc.), vanadium tungstic acid, molybdenum tungstic acid, manganese tungstic acid, cobalt tungstic acid, silicotungstic acid, phosphovanadotan Sten acid, manganese molybdate tungstate or salts thereof (e.g., alkali metal salts), etc.).
上記金属化合物としては、特に、タングステン、マンガン、モリブデン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種の金属原子を含む無機酸(ポリ酸、イソポリ酸)又はその塩が好ましい。 In particular, the metal compound is preferably an inorganic acid (polyacid, isopolyacid) or a salt thereof containing at least one metal atom selected from the group consisting of tungsten, manganese, molybdenum, and vanadium.
即ち、上記ヘテロポリ酸若しくはその塩の前駆化合物としては、タングステン、マンガン、モリブデン、及びバナジウムからなる群より選択された少なくとも1種の金属原子を含む無機酸又はその塩、並びに、リン原子含有オキソ酸又はその塩の組み合わせが好ましい。 That is, as a precursor compound of the heteropolyacid or a salt thereof, an inorganic acid or a salt thereof containing at least one metal atom selected from the group consisting of tungsten, manganese, molybdenum, and vanadium, and a phosphorus atom-containing oxoacid Or the combination of the salt is preferable.
本発明の酸化反応用触媒がヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物を含む場合、本発明の第四級アンモニウム塩の含有量(含有割合)は、特に限定されないが、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物1モル(前駆化合物の場合はヘテロポリ酸若しくはその塩1モルに相当する量)に対して、0.01〜5モルが好ましく、より好ましくは0.03〜3モル、さらに好ましくは0.05〜1モルである。 When the oxidation reaction catalyst of the present invention contains a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof, the content (content ratio) of the quaternary ammonium salt of the present invention is not particularly limited, but the heteropolyacid or a salt thereof or 0.01-5 mol is preferable with respect to 1 mol of these precursor compounds (in the case of a precursor compound, an amount corresponding to 1 mol of heteropolyacid or a salt thereof), more preferably 0.03-3 mol, still more preferably. 0.05 to 1 mol.
本発明の酸化反応用触媒は、本発明の第四級アンモニウム塩、ヘテロポリ酸(又はその前駆化合物)以外にも、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、ハイドロキノン類、トリアルキルアミン類、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。 The catalyst for oxidation reaction of the present invention may contain other components in addition to the quaternary ammonium salt and heteropolyacid (or its precursor compound) of the present invention. Examples of other components include hydroquinones, trialkylamines, and polyethylene glycol.
本発明の酸化反応用触媒を調製する方法は、特に限定されない。あらかじめ本発明の第四級アンモニウム塩と、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物などのその他の成分を混合して組成物とした状態で反応溶液に添加してもよいし、本発明の第四級アンモニウム塩とその他の成分を別々に反応溶液に添加してもよい。 The method for preparing the oxidation reaction catalyst of the present invention is not particularly limited. The quaternary ammonium salt of the present invention may be added to the reaction solution in the form of a composition by mixing other components such as a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof in advance. The quaternary ammonium salt and other components may be added separately to the reaction solution.
[酸化化合物の製造方法]
本発明の酸化反応用触媒は、有機化合物の酸化反応用の触媒として使用される。より詳しくは、本発明の酸化反応用触媒は、過酸化水素により有機化合物を酸化し、対応する酸化化合物(生成物)を生成させる工程を少なくとも含む酸化化合物の製造方法において好ましく使用できる。以下、本発明の酸化反応用触媒を使用した上記酸化化合物の製造方法(本発明の酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物を酸化し、酸化化合物を生成させる工程を少なくとも含む酸化化合物の製造方法)を、「本発明の酸化化合物の製造方法」と称する場合がある。
[Method for producing oxidized compound]
The catalyst for oxidation reaction of the present invention is used as a catalyst for oxidation reaction of organic compounds. More specifically, the oxidation reaction catalyst of the present invention can be preferably used in a method for producing an oxidized compound including at least a step of oxidizing an organic compound with hydrogen peroxide to produce a corresponding oxidized compound (product). Hereinafter, a method for producing the above-described oxidized compound using the oxidation reaction catalyst of the present invention (oxidation including at least a step of oxidizing an organic compound with hydrogen peroxide to form an oxidized compound in the presence of the oxidation reaction catalyst of the present invention. The method for producing a compound) may be referred to as “the method for producing an oxidized compound of the present invention”.
(有機化合物)
本発明の酸化化合物の製造方法において使用される原料(酸化される基質)としての有機化合物としては、過酸化水素により酸化される化合物であれば、特に限定されないが、例えば、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(以下、「オレフィン」と称する場合がある)、アルコール、ケトンなどが挙げられる。オレフィンを過酸化水素で酸化すると、通常、炭素−炭素二重結合(エチレン性不飽和二重結合)がエポキシ化され、対応するエポキシ化合物が生成する。また、条件によっては、ジオールが生成する。第1級アルコールを過酸化水素で酸化すると、アルデヒド、カルボン酸等が生成する。第2級アルコールを過酸化水素で酸化すると、ケトン、カルボン酸等が生成する。また、ケトンを過酸化水素で酸化すると、バイヤービリガー酸化が進行して、エステル(鎖状ケトンの酸化の場合)、ラクトン(環状ケトンの酸化の場合)が生成する。過酸化水素を用いた酸化反応のうち、最も代表的な酸化反応は、オレフィンの酸化、特に、エポキシ化反応である。以下、オレフィンのエポキシ化(オレフィンの炭素−炭素二重結合のエポキシ化)について詳細に説明するが、本発明の酸化反応用触媒は当該反応に限らず、上記のいずれの酸化反応においても使用することができる。
(Organic compounds)
The organic compound as a raw material (substrate to be oxidized) used in the method for producing an oxidized compound of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound that can be oxidized with hydrogen peroxide. Examples thereof include compounds having a heavy bond (hereinafter sometimes referred to as “olefins”), alcohols and ketones. When an olefin is oxidized with hydrogen peroxide, usually a carbon-carbon double bond (ethylenically unsaturated double bond) is epoxidized to produce a corresponding epoxy compound. Depending on conditions, a diol is generated. When primary alcohol is oxidized with hydrogen peroxide, aldehyde, carboxylic acid and the like are produced. When secondary alcohol is oxidized with hydrogen peroxide, ketone, carboxylic acid and the like are produced. Further, when the ketone is oxidized with hydrogen peroxide, the buyer's billiger oxidation proceeds to produce an ester (in the case of oxidation of a chain ketone) and a lactone (in the case of oxidation of a cyclic ketone). Of the oxidation reactions using hydrogen peroxide, the most typical oxidation reaction is olefin oxidation, particularly epoxidation reaction. Hereinafter, olefin epoxidation (epoxidation of olefin carbon-carbon double bond) will be described in detail. However, the oxidation reaction catalyst of the present invention is not limited to this reaction, and is used in any of the above oxidation reactions. be able to.
上記オレフィンは、分子内(1分子中)に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合(非芳香族性炭素−炭素二重結合)を有するものであればよく、特に限定されない。即ち、上記オレフィンは、分子内に1以上のエチレン性不飽和二重結合を有していてもよい。上記オレフィンには、(i)炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素、(ii)シクロアルケン環(シクロアルカジエン環などのシクロアルカポリエン環も含む)を含有する化合物などが含まれる。これらの化合物は、置換基を有していてもよい。なお、液相で酸化反応を行う場合には、上記オレフィンとして、通常、反応条件下で液体または固体の(又は液体と混和性のある)オレフィンが選択される場合が多い。 The olefin is not particularly limited as long as it has at least one ethylenically unsaturated double bond (non-aromatic carbon-carbon double bond) in the molecule (in one molecule). That is, the olefin may have one or more ethylenically unsaturated double bonds in the molecule. The olefin contains (i) a linear or branched aliphatic hydrocarbon having a carbon-carbon double bond, and (ii) a cycloalkene ring (including a cycloalkapolyene ring such as a cycloalkadiene ring). And the like. These compounds may have a substituent. When the oxidation reaction is carried out in a liquid phase, a liquid or solid (or miscible with the liquid) olefin is usually selected as the olefin usually under the reaction conditions.
(i)炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素としては、例えば、エチレン、プロペン、1−ブテン、2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、2,3−ジメチル−2−ブテン、3−ヘキセン、1−へプテン、2−へプテン、1−オクテン、2−オクテン、3−オクテン、2−メチル−2−ブテン、1−ノネン、2−ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、テトラデセン、ヘキサデセン、オクタデセンなどのC2-40アルケン(好ましくはC2-30アルケン、さらに好ましくはC2-20アルケン);ブタジエン、イソプレン、1,5−ヘキサンジエン、1,6−ヘプタンジエン、1,7−オクタジエン、デカジエン、ウンデカジエン、ドデカジエンなどのC4-40アルカジエン(好ましくはC4-30アルカジエン、さらに好ましくはC4-20アルカジエン);ウンデカトリエン、ドデカトリエンなどのC6-30アルカトリエン(好ましくはC6-20アルカトリエン)などが挙げられる。炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は分岐鎖状脂肪族炭化水素は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 (I) Examples of linear or branched aliphatic hydrocarbons having a carbon-carbon double bond include ethylene, propene, 1-butene, 2-butene, 1-pentene, 2-pentene, and 1-hexene. 2-hexene, 2,3-dimethyl-2-butene, 3-hexene, 1-heptene, 2-heptene, 1-octene, 2-octene, 3-octene, 2-methyl-2-butene, 1 A C 2-40 alkene (preferably a C 2-30 alkene, more preferably a C 2-20 alkene) such as nonene, 2-nonene, decene, undecene, dodecene, tetradecene, hexadecene, octadecene; butadiene, isoprene, 1, C 4-40 alkadiene (preferably C 4 ) such as 5-hexanediene, 1,6-heptanediene, 1,7-octadiene, decadiene, undecadiene, dodecadiene -30 alkadienes, more preferably C 4-20 alkadienes); C 6-30 alkatrienes (preferably C 6-20 alkatrienes) such as undecatriene and dodecatriene. The linear or branched aliphatic hydrocarbon having a carbon-carbon double bond can be used alone or in combination of two or more.
これらの直鎖または分岐鎖状脂肪族炭化水素は、例えば、芳香族炭化水素基(例えば、フェニル基などのC6-10アリール基など)、ヒドロキシル基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子など)、メルカプト基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、t−ブトキシ基などのC1-10アルコキシ基(例えば、C1-6アルコキシ基など)など)、ハロアルコキシ基、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基などのC1-10アルキルチオ基など)、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などのC1-10アルコキシカルボニル基(例えば、C2-10アルコキシカルボニル基など)など)、アシル基(例えば、アセチル基、プロピオニル基、トリフルオロアセチル基などのC2-10アシル基など)、アシルオキシ基(例えば、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、トリフルオロアセトキシ基などのC1-10アシルオキシ基等)、アミノ基、置換アミノ基、ニトロ基、シアノ基、複素環基(ピリジル基などの窒素原子含有複素環基など)などの置換基を有してもよい。なお、置換基の数及び置換位置は特に限定されない。 These linear or branched aliphatic hydrocarbons include, for example, aromatic hydrocarbon groups (for example, C 6-10 aryl groups such as phenyl groups), hydroxyl groups, halogen atoms (for example, fluorine atoms, chlorine atoms) , Bromine atom, etc.), mercapto group, alkoxy group (for example, C 1-10 alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, t-butoxy group, etc. (for example, C 1-6 alkoxy group), etc. ), A haloalkoxy group, an alkylthio group (eg, a C 1-10 alkylthio group such as a methylthio group or an ethylthio group), a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group (eg, a C 1-10 alkoxy such as a methoxycarbonyl group or an ethoxycarbonyl group) carbonyl group (e.g., a C 2-10 alkoxycarbonyl group), etc.), an acyl group (e.g., acetyl group, flop Pioniru group, such as C 2-10 acyl group such as trifluoroacetyl group), an acyloxy group (e.g., acetoxy group, propionyloxy group, C 1-10 acyloxy group such as trifluoroacetoxy group), an amino group, substituted amino A substituent such as a group, a nitro group, a cyano group, or a heterocyclic group (such as a nitrogen atom-containing heterocyclic group such as a pyridyl group) may be included. The number of substituents and the substitution position are not particularly limited.
置換基を有する上記直鎖又は分岐鎖状脂肪族炭化水素としては、例えば、置換基としてアリール基(例えば、フェニル基など)を有する上記直鎖又は分岐鎖状脂肪族炭化水素(たとえば、フェニルエチレン(またはスチレン)、1−フェニルプロペン、2−フェニル−1−ブテン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1−フェニル−1,3−ペンタジエンなど)などが挙げられる。なお、置換基としてアリール基(例えば、フェニル基など)を有する上記直鎖又は分岐鎖状脂肪族炭化水素は、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基などの、C2-10アルケニル基(好ましくは、C2-6アルケニル基)など)で置換されている芳香族化合物と称することもでき、このような芳香族化合物は、側鎖に少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有している限り、上記アルケニル基及び/又は芳香環に置換基(例えば、上記例示の置換基など)を有していてもよく、上記アルケニル基と芳香環との間に、連結基(後述する連結基など)を有していてもよい。 Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon having a substituent include the linear or branched aliphatic hydrocarbon having an aryl group (for example, a phenyl group) as a substituent (for example, phenylethylene). (Or styrene), 1-phenylpropene, 2-phenyl-1-butene, 1-phenyl-1,3-butadiene, 1-phenyl-1,3-pentadiene, and the like. In addition, the linear or branched aliphatic hydrocarbon having an aryl group (for example, phenyl group) as a substituent is an alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group, propenyl group, isopropenyl group, butenyl group, etc.) Or an aromatic compound substituted with a C 2-10 alkenyl group (preferably a C 2-6 alkenyl group), and the aromatic compound has at least one carbon in the side chain. -As long as it has a carbon double bond, the alkenyl group and / or aromatic ring may have a substituent (for example, the above exemplified substituent), and between the alkenyl group and the aromatic ring. May have a linking group (such as a linking group described below).
(ii)シクロアルケン環(シクロアルカジエン環などのシクロアルカポリエン環も含む)を含有する化合物としては、例えば、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネン、シクロデセン、シクロウンデセン、シクロドデセンなどのC3-20シクロアルケン(好ましくはC4-14シクロアルケン、更に好ましくはC5-10シクロアルケン);シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,4−シクロヘキサジエン、1,3−シクロヘプタジエン、1,4−シクロヘプタジエン、1,5−シクロオクタジエン、シクロデカジエンなどのC5-20シクロアルカジエン(好ましくはC5-14シクロアルカジエン、さらに好ましくはC5-10シクロアルカジエン);シクロオクタトリエンなどのC7-20シクロアルカトリエンなどが挙げられる。シクロアルケン環を有する化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。上記の中でも、C3-20シクロアルケンが好ましく、さらにC5-10シクロアルケン[例えば、C6-8シクロアルケン(例えば、シクロヘキセンなどのC5-6シクロアルケンなど)]を好ましく使用できる。 (Ii) Examples of the compound containing a cycloalkene ring (including a cycloalkapolyene ring such as a cycloalkadiene ring) include, for example, cyclopropene, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclononene, cyclodecene, and cycloundecene C 3-20 cycloalkene such as cyclododecene (preferably C 4-14 cycloalkene, more preferably C 5-10 cycloalkene); cyclopentadiene, 1,3-cyclohexadiene, 1,4-cyclohexadiene, 1, C 5-20 cycloalkadiene such as 3-cycloheptadiene, 1,4-cycloheptadiene, 1,5-cyclooctadiene, cyclodecadiene (preferably C 5-14 cycloalkadiene, more preferably C 5 -10 cycloalkadiene); Shikurookutato Such as C 7-20 cycloalkadienyl triene such as ene. The compound which has a cycloalkene ring can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, C 3-20 cycloalkene is preferable, and C 5-10 cycloalkene [for example, C 6-8 cycloalkene (for example, C 5-6 cycloalkene such as cyclohexene)] can be preferably used.
これらの化合物は、シクロアルケン環に置換基を有していてもよい。置換基の数および置換位置は特に限定されない。置換基としては、(i)炭素−炭素二重結合を有する直鎖又は分岐鎖状脂肪族炭化水素の項で例示の置換基の他、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基などのC1-10アルキル基(好ましくはC1-6アルキル基)など);ハロアルキル基;アルケニル基(例えば、上記例示のアルケニル基など);アリール基(例えば、フェニル基などのC6-10アリール基など)などが挙げられる。 These compounds may have a substituent on the cycloalkene ring. The number of substituents and the substitution position are not particularly limited. Examples of the substituent include (i) a substituent exemplified in the section of a linear or branched aliphatic hydrocarbon having a carbon-carbon double bond, and an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group). Group, butyl group, isobutyl group, C 1-10 alkyl group (preferably C 1-6 alkyl group) such as t-butyl group, etc .; haloalkyl group; alkenyl group (for example, alkenyl group exemplified above); aryl Group (for example, C 6-10 aryl group such as phenyl group) and the like.
上記オレフィンは、複数のアルケン単位及び/又はシクロアルケン単位を含む化合物であってもよい。上記複数のアルケン単位及び/又はシクロアルケン単位を含む化合物における複数のアルケン単位及び又はシクロアルケン単位は、同種であってもよく、異種であってもよい。また、上記複数のアルケン単位及び/又はシクロアルケン単位は、単結合で結合(直接結合)していてもよく、連結基を介して結合していてもよい。上記連結基は、1種であってもよく、複数種であってもよい。なお、上記「アルケン単位」とは、上記(i)炭素−炭素二重結合を有する直鎖または分岐鎖状脂肪族炭化水素に対応する1価または多価基であってもよく、アルカジエン単位などのアルカポリエン単位も含む意味で用いる。また、上記「シクロアルケン単位」とは、上記(ii)シクロアルケン環を含有する化合物に対応する1価または多価基であってもよく、シクロアルカジエン単位などのシクロアルカポリエン単位も含む意味で用いる。 The olefin may be a compound containing a plurality of alkene units and / or cycloalkene units. The plurality of alkene units and / or cycloalkene units in the compound containing the plurality of alkene units and / or cycloalkene units may be the same or different. The plurality of alkene units and / or cycloalkene units may be bonded by a single bond (direct bond) or may be bonded through a linking group. 1 type may be sufficient as the said coupling group, and multiple types may be sufficient as it. The “alkene unit” may be a monovalent or polyvalent group corresponding to the above (i) a linear or branched aliphatic hydrocarbon having a carbon-carbon double bond, such as an alkadiene unit. It is used in the meaning including the alkapolyene unit. The “cycloalkene unit” may be a monovalent or polyvalent group corresponding to the compound (ii) containing a cycloalkene ring, and includes a cycloalkapolyene unit such as a cycloalkadiene unit. Used in.
上記連結基は、通常、多価基(例えば、2価の基など)である。連結基は、例えば、アルキレン基(例えば、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、2−メチルブタン−1,3−ジイル基等のC1-20アルキレン基など)、シクロアルキレン基(たとえば、1,4−シクロヘキシレン基等のC4-10シクロアルキレン基など)、アリーレン基(例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基などのC6-10アリーレン基など)、カルボニル結合、エステル結合、アミド結合、エーテル結合及びウレタン結合から選択された少なくとも1種で構成される。 The linking group is usually a polyvalent group (for example, a divalent group). The linking group includes, for example, an alkylene group (for example, a C 1-20 alkylene group such as an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, and 2-methylbutane-1,3-diyl group), a cycloalkylene group (for example, C4-10 cycloalkylene group such as 1,4-cyclohexylene group), arylene group (eg C 6-10 arylene group such as phenylene group, naphthalenediyl group, etc.), carbonyl bond, ester bond, amide bond And at least one selected from an ether bond and a urethane bond.
上記オレフィンの炭素数(置換基及び/又は連結基を含む場合には、置換基及び/又は連結基(置換基と連結基の両方を含む場合には、置換基及び連結基)に含まれる炭素数を合算した個数)は、特に限定されないが、2〜40個が好ましく、より好ましくは6個以上(例えば、6〜30個)、さらに好ましくは6〜25個、特に好ましくは6〜20個(例えば、7〜20個)である。 Carbon contained in the carbon number of the olefin (when a substituent and / or a linking group is included, a substituent and / or a linking group (a substituent and a linking group when both a substituent and a linking group are included)) The total number) is not particularly limited, but is preferably 2 to 40, more preferably 6 or more (for example, 6 to 30), further preferably 6 to 25, and particularly preferably 6 to 20 (For example, 7 to 20).
このようなオレフィンは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。上記オレフィンは、(ii)シクロアルケン環(例えば、C3-20シクロアルケン環、好ましくはC6-20シクロアルケン環、特にシクロヘキセン環)を含有する化合物であることが好ましい。上記オレフィンは、1又は複数のシクロアルケン環(特にシクロヘキセン環)を有していてもよい。 Such olefin can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The olefin is preferably a compound containing (ii) a cycloalkene ring (for example, a C 3-20 cycloalkene ring, preferably a C 6-20 cycloalkene ring, particularly a cyclohexene ring). The olefin may have one or more cycloalkene rings (particularly cyclohexene rings).
代表的な上記オレフィンには、例えば、下記式(a)
で表される化合物や、下記式(b)
で表される化合物などが含まれる。なお、p及びqが0であり、R7が単結合である場合には、上記式(b)で表される化合物は、2つのシクロヘキセン環が直接結合した構造を有する。
Representative olefins include, for example, the following formula (a)
Or a compound represented by the following formula (b)
And the like. When p and q are 0 and R 7 is a single bond, the compound represented by the above formula (b) has a structure in which two cyclohexene rings are directly bonded.
R7で示される直鎖又は分岐鎖状アルキレン基(アルキリデン基も含む)としては、例えば、置換基を有していてもよいアルカン(たとえば、エタン、プロパン、イソペンタン、2,2−ジメチルプロパンなどのC1-20アルカンなど)に対応する2価の基[具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジイル基などの直鎖又は分岐鎖状C2-20アルキレン基(またはアルキリデン基)]などが挙げられる。また、上記式(b)においてp及びqは、1であることが好ましい。 As the linear or branched alkylene group (including alkylidene group) represented by R 7 , for example, an alkane optionally having a substituent (for example, ethane, propane, isopentane, 2,2-dimethylpropane, etc.) A divalent group corresponding to a C 1-20 alkane, etc. [specifically, a linear or branched chain such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a 2,2-dimethylpropane-1,3-diyl group, etc. And a C 2-20 alkylene group (or alkylidene group)]. In the above formula (b), p and q are preferably 1.
具体的には、上記オレフィンには、例えば、上記式(a)において、R5及びR6が水素原子であるシクロヘキセン、R5が水素原子であり、R6がメトキシカルボニル基であるシクロヘキサ−3−エンカルボン酸メチル(下記式(a−1))、R5が水素原子であり、R6がアリル基である4−アリルシクロヘキセン(下記式(a−2))、R5がメチル基であり、R6がビニル基である2−メチル−4−ビニルシクロヘキセン(下記式(a−3))、R5がメチル基であり、R6がイソプロペニル基である2−メチル−4−(2−プロペニル)シクロヘキセン(下記式(a−4));上記式(b)において、R5が水素原子であり、R7がメチレン基であり、pが1、qが0であるシクロヘキサ−3−エンカルボン酸シクロヘキセニルメチル(下記式(b−1))、R5が水素原子であり、R7が2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジイルであり、p及びqが1であるビス[1,3−(シクロヘキサ−3−エンカルボン酸)]−2,2−ジメチルプロピルエステル(下記式(b−2))、R5がメチル基であり、R7が2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジイルであり、pおよびqが1であるビス[1,3−(4−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸)]−2,2−ジメチルプロピルエステル[4−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸=2,2−ジメチル−3−(4−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボニルオキシ)プロピル](下記式(b−3))、及び、ビス[1,3−(3−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸)]−2,2−ジメチルプロピルエステル[3−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸=2,2−ジメチル−3−(3−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボニルオキシ)プロピル](下記式(b−4))などが含まれる。 Specifically, the olefin includes, for example, cyclohexene in the above formula (a), in which R 5 and R 6 are hydrogen atoms, R 5 is a hydrogen atom, and R 6 is a methoxycarbonyl group. -Methyl enecarboxylate (following formula (a-1)), R 5 is a hydrogen atom, R 6 is an allyl group 4-allylcyclohexene (following formula (a-2)), R 5 is a methyl group 2-Methyl-4-vinylcyclohexene (formula (a-3) below) in which R 6 is a vinyl group, R 5 is a methyl group, and R 6 is an isopropenyl group. 2-propenyl) cyclohexene (following formula (a-4)); in the above formula (b), R 5 is a hydrogen atom, R 7 is a methylene group, p is 1 and q is 0. -Cyclohexenylmethyl enecarboxylate (under Formula (b-1)), R 5 is a hydrogen atom, R 7 is 2,2-dimethyl-1,3-diyl, p and q are 1-bis [1,3- (cyclohex - 3-enecarboxylic acid)]-2,2-dimethylpropyl ester (the following formula (b-2)), R 5 is a methyl group, and R 7 is 2,2-dimethylpropane-1,3-diyl. , P and q are 1, bis [1,3- (4-methylcyclohex-3-enecarboxylic acid)]-2,2-dimethylpropyl ester [4-methylcyclohex-3-enecarboxylic acid = 2 , 2-dimethyl-3- (4-methylcyclohex-3-enecarbonyloxy) propyl] (following formula (b-3)) and bis [1,3- (3-methylcyclohex-3-ene] Carboxylic acid)]-2,2-dimethylpropyl ester [3 -Methylcyclohex-3-enecarboxylic acid = 2,2-dimethyl-3- (3-methylcyclohex-3-enecarbonyloxy) propyl] (following formula (b-4)) and the like are included.
例えば、オレフィンとして、上記式(b−1)で表されるシクロヘキサ−3−エンカルボン酸シクロヘキセニルメチルを用いると、対応するエポキシ化合物(下記式(c)で表される3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート)が得られる。また、オレフィンとして、上記式(a−3)で表される2−メチル−4−ビニルシクロヘキセンを用いると、対応するエポキシ化合物(下記式(d−1)で表されるモノエポキシ体及び下記式(d−2)で表されるジエポキシ体)が得られる。さらに、オレフィンとして、上記式(b−3)で表されるビス[1,3−(4−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸)]−2,2−ジメチルプロピルエステル[4−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸=2,2−ジメチル−3−(4−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボニルオキシ)プロピル]を用いると、対応する下記式(e)で表されるエポキシ化合物が得られる。また、オレフィンとして、上記式(b−4)で表されるビス[1,3−(3−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸)]−2,2−ジメチルプロピルエステル[3−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボン酸=2,2−ジメチル−3−(3−メチルシクロヘキサ−3−エンカルボニルオキシ)プロピル]を用いると、対応する下記式(f)で表されるエポキシ化合物が得られる。 For example, when cyclohexenyl methyl cyclohex-3-enecarboxylate represented by the above formula (b-1) is used as the olefin, a corresponding epoxy compound (3,4-epoxycyclohexane represented by the following formula (c) is used. Hexenylmethyl (3,4-epoxy) cyclohexanecarboxylate) is obtained. Further, when 2-methyl-4-vinylcyclohexene represented by the above formula (a-3) is used as the olefin, the corresponding epoxy compound (monoepoxy compound represented by the following formula (d-1) and the following formula: A diepoxy compound represented by (d-2) is obtained. Further, as the olefin, bis [1,3- (4-methylcyclohex-3-enecarboxylic acid)]-2,2-dimethylpropyl ester represented by the above formula (b-3) [4-methylcyclohexa When -3-enecarboxylic acid = 2,2-dimethyl-3- (4-methylcyclohex-3-enecarbonyloxy) propyl] is used, a corresponding epoxy compound represented by the following formula (e) is obtained. . In addition, as the olefin, bis [1,3- (3-methylcyclohex-3-enecarboxylic acid)]-2,2-dimethylpropyl ester represented by the above formula (b-4) [3-methylcyclohexa When -3-enecarboxylic acid = 2,2-dimethyl-3- (3-methylcyclohex-3-enecarbonyloxy) propyl] is used, a corresponding epoxy compound represented by the following formula (f) is obtained. .
(過酸化水素)
酸化剤として使用する過酸化水素(又は過酸化水素水溶液)は、慣用の方法で合成してもよく、市販品を用いてもよい。過酸化水素水溶液を使用する場合の過酸化水素の濃度は、特に限定されないが、取り扱い性などの観点から、20〜70w/v%が好ましく、より好ましくは22〜67w/v%、さらに好ましくは25〜65w/v%である。
(hydrogen peroxide)
Hydrogen peroxide (or hydrogen peroxide aqueous solution) used as an oxidizing agent may be synthesized by a conventional method, or a commercially available product may be used. The concentration of hydrogen peroxide in the case of using an aqueous hydrogen peroxide solution is not particularly limited, but is preferably 20 to 70 w / v%, more preferably 22 to 67 w / v%, and still more preferably from the viewpoint of handleability and the like. 25 to 65 w / v%.
上記過酸化水素(実質的に添加する過酸化水素)の使用量は、特に限定されないが、上記有機化合物(オレフィン等)1モルに対して、0.1〜10モルが好ましく、より好ましくは0.2〜8モル、さらに好ましくは0.3〜5モルである。 The amount of the hydrogen peroxide (substantially added hydrogen peroxide) is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 mol, more preferably 0 with respect to 1 mol of the organic compound (olefin, etc.). .2 to 8 mol, more preferably 0.3 to 5 mol.
(本発明の酸化反応用触媒の使用量)
本発明の酸化化合物の製造方法では、有機化合物の酸化反応における触媒として、本発明の酸化反応用触媒を使用する。本発明の酸化反応用触媒における本発明の第四級アンモニウム塩の使用量は、特に限定されないが、被酸化物である有機化合物(オレフィン等)の被酸化基(例えば、オレフィンの炭素−炭素二重結合等)1モルに対し、0.01〜5モル%が好ましく、より好ましくは0.03〜3モル%、さらに好ましくは0.05〜2モル%である。本発明の第四級アンモニウム塩の使用量が0.01モル%未満であると、酸化反応の進行が遅くなったり、反応後の反応溶液における生成物と酸化反応用触媒の分離の効率が低下する場合がある。
(Amount of catalyst used for oxidation reaction of the present invention)
In the method for producing an oxidized compound of the present invention, the catalyst for oxidation reaction of the present invention is used as a catalyst in the oxidation reaction of an organic compound. The amount of the quaternary ammonium salt of the present invention used in the oxidation reaction catalyst of the present invention is not particularly limited, but is an oxidizable group (for example, carbon-carbon olefin of an olefin) of an organic compound (such as an olefin) that is an oxide. (E.g., a heavy bond) The amount is preferably 0.01 to 5 mol%, more preferably 0.03 to 3 mol%, still more preferably 0.05 to 2 mol% with respect to 1 mol. When the amount of the quaternary ammonium salt used in the present invention is less than 0.01 mol%, the progress of the oxidation reaction is slow, or the efficiency of separation of the product and the oxidation reaction catalyst in the reaction solution after the reaction is lowered. There is a case.
また、本発明の酸化反応用触媒がヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物を含む場合、その使用量(前駆化合物の場合にはヘテロポリ酸若しくはその塩1モルに相当する量)は、特に限定されないが、被酸化物である有機化合物(オレフィン等)の被酸化基(例えば、オレフィンの炭素−炭素二重結合等)1モルに対し、0.01〜5モル%が好ましく、より好ましくは0.03〜3モル%、さらに好ましくは0.05〜2モル%である。本発明の第四級アンモニウム塩の使用量が0.01モル%未満であると、酸化反応の進行が遅くなる場合がある。 Further, when the oxidation reaction catalyst of the present invention contains a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof, the amount used (in the case of a precursor compound, an amount corresponding to 1 mol of the heteropolyacid or a salt thereof) is particularly limited. Although it is not, 0.01 to 5 mol% is preferable with respect to 1 mol of an oxidizable group (for example, carbon-carbon double bond of an olefin) of an organic compound (olefin or the like) that is an oxide, and more preferably 0. 0.03 to 3 mol%, more preferably 0.05 to 2 mol%. If the amount of the quaternary ammonium salt of the present invention is less than 0.01 mol%, the progress of the oxidation reaction may be slow.
また、本発明の酸化反応用触媒が上記前駆化合物を含み、上記前駆化合物として、上記金属化合物とヘテロ原子を含む化合物との組み合わせを用いる場合、ヘテロ原子を含む化合物の使用量は、特に限定されないが、被酸化物である有機化合物(オレフィン等)の被酸化基(例えば、オレフィンの炭素−炭素二重結合等)1モルに対し、0.05〜10モル%が好ましく、より好ましくは0.1〜7モル%、さらに好ましくは0.2〜4モル%である。 In addition, when the oxidation reaction catalyst of the present invention contains the precursor compound, and the combination of the metal compound and the compound containing a hetero atom is used as the precursor compound, the amount of the compound containing a hetero atom is not particularly limited. However, 0.05-10 mol% is preferable with respect to 1 mol of oxidizable groups (for example, carbon-carbon double bond of an olefin, etc.) of an organic compound (olefin, etc.) which is an oxide, and more preferably 0.8. It is 1-7 mol%, More preferably, it is 0.2-4 mol%.
本発明の酸化化合物の製造方法における酸化反応(エポキシ化反応等)は、被酸化物である有機化合物(オレフィン等)を含む有機相と、水相(本発明の酸化反応用触媒がヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物を含む場合には、これらが含まれる)とで構成される2相系溶液に、過酸化水素又はその水溶液を添加して進行させることが好ましい。なお、本発明の酸化反応用触媒における本発明の第四級アンモニウム塩の水相及び有機相それぞれにおける存在割合は、構造及び温度等に依存する。 The oxidation reaction (epoxidation reaction, etc.) in the method for producing an oxidized compound of the present invention comprises an organic phase containing an organic compound (olefin, etc.) that is an oxide and an aqueous phase (the oxidation reaction catalyst of the present invention is a heteropolyacid or It is preferable that hydrogen peroxide or an aqueous solution thereof be added to the two-phase solution composed of the salt or a precursor compound thereof, which is included). In addition, the abundance ratio of the quaternary ammonium salt of the present invention in each of the aqueous phase and the organic phase in the oxidation reaction catalyst of the present invention depends on the structure, temperature, and the like.
酸化反応では、反応中の酸素発生速度を抑える目的から、本発明の酸化反応用触媒及び被酸化物である有機化合物(オレフィン等)(これらを総称して「原料」と称する場合がある)、並びにその他の成分(例えば、ハイドロキノン類など)を混合した後、得られる混合溶液に過酸化水素を添加することによって、酸化反応(エポキシ化反応等)を開始させるべきである。なお、各原料を添加し混合する場合、各原料において、全量を一括して(又は一回で)添加してもよく、回分して(又は複数回に分けて)添加してもよい。なお、過酸化水素を添加する場合、全量を一括して(又は一回で)添加した場合、反応熱による反応溶液の急激な温度上昇、及びそれに伴う過酸化水素の分解を抑制するため、回分して(又は複数回に分けて)添加するのが望ましい。過酸化水素を回分して(又は複数回に分けて)添加する方法は、特に限定されないが、例えば、過酸化水素を反応溶液に滴下する方法を利用すると、容易に反応速度を調整でき、反応溶液の急激な温度上昇を有効に防止することができる。 In the oxidation reaction, for the purpose of suppressing the rate of oxygen generation during the reaction, the oxidation reaction catalyst of the present invention and an organic compound (olefin or the like) as an oxide (these may be collectively referred to as “raw material”), In addition, after mixing other components (for example, hydroquinones), an oxidation reaction (epoxidation reaction or the like) should be started by adding hydrogen peroxide to the resulting mixed solution. In addition, when adding and mixing each raw material, in each raw material, the whole quantity may be added collectively (or once), and may be added in batch (or divided into multiple times). In addition, when hydrogen peroxide is added all at once (or at one time), in order to suppress the rapid temperature rise of the reaction solution due to reaction heat and the accompanying decomposition of hydrogen peroxide, It is desirable to add (or divide into multiple times). The method of adding hydrogen peroxide in batches (or divided into multiple times) is not particularly limited. For example, if a method of dropping hydrogen peroxide into the reaction solution is used, the reaction rate can be easily adjusted and the reaction can be performed. The rapid temperature rise of the solution can be effectively prevented.
酸化反応(エポキシ化反応等)は、溶媒の非存在下で行ってもよいが、通常、溶媒の存在下で行う場合が多い。なお、上記酸化反応では、過酸化水素を用いて酸化するため、溶媒には、通常、水性溶媒が含まれる。水性溶媒としては、通常、水が使用される。 The oxidation reaction (epoxidation reaction or the like) may be performed in the absence of a solvent, but is usually performed in the presence of a solvent in many cases. In the above oxidation reaction, since hydrogen peroxide is used for oxidation, the solvent usually includes an aqueous solvent. As the aqueous solvent, water is usually used.
また、上記酸化反応では、上記溶媒は、上記水性溶媒と有機溶媒との混合溶媒であることが好ましい。有機溶媒は、水性溶媒と分液可能である限り、特に限定されず、被酸化物である有機化合物(オレフィン等)の種類などに応じて適宜選択でき、例えば、シクロプロパノール、シクロヘキサノールなどのシクロC3-10アルカノール類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類;メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル(鎖状エステル)類;炭化水素類(例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環族炭化水素類、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類);クロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類;フェノール類などが挙げられる。上記有機溶媒は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの有機溶媒のうち、反応効率の観点から、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭化水素類(例えば、クロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼンなど)が好ましく、特に、クロロベンゼン、トルエンが好ましい。 In the oxidation reaction, the solvent is preferably a mixed solvent of the aqueous solvent and the organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it can be separated from an aqueous solvent, and can be appropriately selected according to the type of the organic compound (olefin, etc.) that is an oxide. For example, cyclopropanol, cyclohexanol, and the like can be selected. C 3-10 alkanols; chain ethers such as dimethyl ether and diethyl ether; ketones such as methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), cyclopentanone and cyclohexanone; ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate and lactic acid Esters (chain esters) such as ethyl; hydrocarbons (eg, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, and heptane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane; toluene, xylene, ethylbenzene, etc. Aromatic hydrocarbons); chloroform And the like phenols; methylene chloride, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene. The said organic solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Of these organic solvents, aromatic hydrocarbons (for example, toluene, xylene, ethylbenzene and the like) and halogenated hydrocarbons (for example, chloroform, methylene chloride, chlorobenzene and the like) are preferable from the viewpoint of reaction efficiency, Chlorobenzene and toluene are preferred.
水性溶媒と有機溶媒との割合は、特に限定されないが、前者/後者(重量比)90/10〜5/95の範囲から選択することが好ましく、より好ましくは85/15〜10/90、さらに好ましくは80/20〜15/85、特に好ましくは75/25〜20/80である。また、有機溶媒の使用量は、特に限定されないが、被酸化物である有機化合物(オレフィン等)1重量部に対して、0.01〜20重量部が好ましく、より好ましくは0.05〜15重量部、さらに好ましくは0.1〜10重量部(例えば、0.2〜5重量部)である。 The ratio of the aqueous solvent to the organic solvent is not particularly limited, but is preferably selected from the range of the former / the latter (weight ratio) 90/10 to 5/95, more preferably 85/15 to 10/90, The ratio is preferably 80/20 to 15/85, particularly preferably 75/25 to 20/80. Moreover, the usage-amount of an organic solvent is although it does not specifically limit, 0.01-20 weight part is preferable with respect to 1 weight part of organic compounds (olefin etc.) which are oxides, More preferably, it is 0.05-15. Parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight (for example, 0.2 to 5 parts by weight).
反応温度(又は反応系の温度)は、特に限定されないが、過酸化水素の分解による酸素発生を考慮し、50〜70℃が好ましく、より好ましくは55〜65℃である。反応温度が70℃を超えると酸素の発生が顕著となり、安全に製造することが困難になる。また、上記反応は、常圧下で行ってもよく、減圧下又は加圧下で行うこともできる。 The reaction temperature (or the temperature of the reaction system) is not particularly limited, but is preferably 50 to 70 ° C., more preferably 55 to 65 ° C. in consideration of oxygen generation due to decomposition of hydrogen peroxide. When the reaction temperature exceeds 70 ° C., the generation of oxygen becomes remarkable, making it difficult to produce safely. Moreover, the said reaction may be performed under a normal pressure and can also be performed under reduced pressure or pressurization.
また、反応系(水相)のpHは、特に限定されないが、2〜7が好ましく、より好ましくは3〜7、さらに好ましくは3.5〜6.5である。 The pH of the reaction system (aqueous phase) is not particularly limited, but is preferably 2 to 7, more preferably 3 to 7, and still more preferably 3.5 to 6.5.
反応時間は、特に限定されないが、余剰酸素の発生を避けるため、目的の酸化物が生成した後、速やかに反応を終了させることが好ましい。 Although reaction time is not specifically limited, In order to avoid generation | occurrence | production of excess oxygen, it is preferable to complete | finish reaction rapidly after the target oxide produces | generates.
なお、得られた酸化化合物(エポキシ化合物等)は、目的に応じ、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、カラムクロマトグラフィーなどの分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により原料等から分離精製することができる。 The obtained oxidized compound (epoxy compound, etc.) is separated and purified from the raw materials and the like according to the purpose by a conventional method, for example, separation means such as filtration, concentration, column chromatography, etc., or a separation means combining these. be able to.
[酸化反応用触媒の分離方法]
本発明の酸化反応用触媒の存在下、過酸化水素により有機化合物を酸化し、酸化化合物を生成させた後の反応溶液中の上記酸化化合物からの上記酸化反応用触媒の分離は、上記反応溶液の温度制御により上記酸化反応用触媒を選択的に水相に分配させる工程と、その後、分液操作により上記反応溶液の有機相と水相を分離する工程とを少なくとも含む方法(「本発明の酸化反応用触媒の分離方法」と称する場合がある)により実施できる。これは、反応溶液(通常、有機相と水相の二相系の溶液である)における本発明の酸化反応用触媒の有機相・水相への分配割合が、反応溶液の温度により大きく変化し、本発明の酸化反応用触媒が実質的に有機相に分配されない温度が存在することによる。このような特性は、本発明の第四級アンモニウム塩の有機相・水相への分配割合が温度に大きく依存し、本発明の第四級アンモニウム塩が実質的に有機相に分配されない温度が存在し、当該温度においては、本発明の第四級アンモニウム塩とともに、本発明の酸化反応用触媒における酸化反応触媒(例えば、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物)も選択的に水相へ分配されることによるものと推測される。即ち、本発明の第四級アンモニウム塩が、上記酸化反応触媒を上記酸化化合物から分離させる機能を発揮するものと推測される。
[Method for separating catalyst for oxidation reaction]
Separation of the oxidation reaction catalyst from the oxidation compound in the reaction solution after oxidizing the organic compound with hydrogen peroxide to form an oxidation compound in the presence of the oxidation reaction catalyst of the present invention is performed by the reaction solution. And a method of selectively distributing the oxidation reaction catalyst to the aqueous phase by controlling the temperature of the aqueous solution, and then separating the organic phase and the aqueous phase of the reaction solution by a liquid separation operation (“invention of the present invention”). It may be referred to as “a method for separating the oxidation reaction catalyst”. This is because the distribution ratio of the oxidation reaction catalyst of the present invention to the organic and aqueous phases in the reaction solution (usually a two-phase solution of an organic phase and an aqueous phase) varies greatly depending on the temperature of the reaction solution. This is because there exists a temperature at which the oxidation reaction catalyst of the present invention is not substantially distributed to the organic phase. Such a characteristic is that the distribution ratio of the quaternary ammonium salt of the present invention to the organic phase and the aqueous phase greatly depends on the temperature, and the temperature at which the quaternary ammonium salt of the present invention is not substantially distributed to the organic phase. At this temperature, together with the quaternary ammonium salt of the present invention, an oxidation reaction catalyst (for example, a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof) in the oxidation reaction catalyst of the present invention is selectively transferred to the aqueous phase. Presumed to be due to distribution. That is, it is presumed that the quaternary ammonium salt of the present invention exhibits a function of separating the oxidation reaction catalyst from the oxidized compound.
従って、本発明の酸化反応用触媒を用いた酸化化合物の製造方法においては、主に、温度制御と分液操作によって生成物と本発明の酸化反応用触媒を分離することができるため、ろ過操作なしで本発明の酸化反応用触媒の回収・再使用(逆を言えば、生成物としての酸化化合物の精製)が可能であり、経済的に非常に有利である。特に、酸化反応触媒としての金属原子を含む化合物(例えば、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物)と生成物との分離は、一般的に非常に困難であるが、本発明の酸化反応用触媒を用いると、上述の分離方法(本発明の酸化反応用触媒の分離方法)により、上記酸化反応触媒(例えば、ヘテロポリ酸若しくはその塩又はこれらの前駆化合物)と生成物の分離を容易に行うことができるため、非常に有益である。 Therefore, in the method for producing an oxidized compound using the oxidation reaction catalyst of the present invention, the product and the oxidation reaction catalyst of the present invention can be separated mainly by temperature control and liquid separation operation. Without being able to recover and reuse the oxidation reaction catalyst of the present invention (in other words, purification of the oxidized compound as a product), it is very advantageous economically. In particular, separation of a compound containing a metal atom as an oxidation reaction catalyst (for example, a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof) and a product is generally very difficult, but for the oxidation reaction of the present invention. When a catalyst is used, separation of the oxidation reaction catalyst (for example, a heteropolyacid or a salt thereof or a precursor compound thereof) and a product is easily performed by the separation method described above (the separation method of the oxidation reaction catalyst of the present invention). It can be very beneficial.
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
製造例1
[下記式(1b−1)で表される化合物の製造]
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(20.0g、57.1mmol)及びトリエチルアミン(17.5g、171mmol)をジクロロメタン20mLに溶解させた溶液に、40℃において、塩化メタンスルホニル(7.22g、62.9mmol)を加え、60℃まで徐々に昇温して攪拌した。1時間後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた黄色のスラリーにジクロロメタン20mLを加えることで固体を析出させ、これをろ過して除去した。ろ液を減圧下で濃縮した後、1時間真空乾燥することで、下記式(1b−1)で表される目的物(収量:22.8g、収率:93%)を黄色液体として得た。
[Production of a compound represented by the following formula (1b-1)]
Methanesulfonyl chloride (7.22 g, 62.9 mmol) was added to a solution of polyethylene glycol monomethyl ether (20.0 g, 57.1 mmol) and triethylamine (17.5 g, 171 mmol) in 20 mL of dichloromethane at 40 ° C. The temperature was gradually raised to 60 ° C. and stirred. After 1 hour, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. A solid was precipitated by adding 20 mL of dichloromethane to the resulting yellow slurry, which was removed by filtration. The filtrate was concentrated under reduced pressure and then vacuum-dried for 1 hour to obtain the target product (yield: 22.8 g, yield: 93%) represented by the following formula (1b-1) as a yellow liquid. .
製造例2
[下記式(1b−2)で表される化合物の製造]
トリエチレングリコールモノメチルエーテル(5.00g、30.5mmol)及びトリエチルアミン(5.03g、45.8mmol)をジクロロメタン30mLに溶解させた溶液に、40℃において、塩化メタンスルホニル(3.85g、33.5mmol)を加え、攪拌した。15分後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた黄色の固体を酢酸エチルに溶解させ、これをシリカゲルカラム(100g、酢酸エチル)に通すことで精製し、下記式(1b−2)で表される目的物(収量:7.29g、収率:93%)を黄色液体として得た。
[Production of Compound Represented by Formula (1b-2) below]
To a solution of triethylene glycol monomethyl ether (5.00 g, 30.5 mmol) and triethylamine (5.03 g, 45.8 mmol) dissolved in 30 mL of dichloromethane at 40 ° C., methanesulfonyl chloride (3.85 g, 33.5 mmol). ) Was added and stirred. After 15 minutes, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. The obtained yellow solid was dissolved in ethyl acetate and purified by passing through a silica gel column (100 g, ethyl acetate) to obtain the desired product represented by the following formula (1b-2) (yield: 7.29 g, Yield: 93%) was obtained as a yellow liquid.
製造例3
[下記式(1b−3)で表される化合物の製造]
ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(10.0g、28.6mmol)及びピリジン(2.55g、32.2mmol)をクロロホルム20mLに溶解させた溶液に、室温下、塩化チオニル(4.08g、34.3mmol)をクロロホルム9.0mLに溶解させた溶液を加え、60℃において攪拌した。1時間後、反応混合物を減圧下で濃縮し、クロロホルム(100mL×2)を用いて抽出した。有機相を水洗(300mL×1)し、硫酸マグネシウム(50.0g)を用いて乾燥させた。固体をろ過後、ろ液を減圧下で濃縮することで、黄色の液体(11.0g)を得た。
上記で得た黄色の溶液をアセトン(29mL)に溶解させ、室温下でヨウ化ナトリウム(4.29g、28.6mmol)を加え、60℃において攪拌した。2時間後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた固体を酢酸エチルに溶解させた後、シリカゲルカラム(20.0g、酢酸エチル)に通すことで精製し、下記式(1b−3)で表される目的物(収量:12.9g、2ステップを通しての収率:98%)を黄色液体として得た。
[Production of a compound represented by the following formula (1b-3)]
To a solution of polyethylene glycol monomethyl ether (10.0 g, 28.6 mmol) and pyridine (2.55 g, 32.2 mmol) dissolved in 20 mL of chloroform was added thionyl chloride (4.08 g, 34.3 mmol) at room temperature. The solution dissolved in 9.0 mL was added and stirred at 60 ° C. After 1 hour, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure and extracted with chloroform (100 mL × 2). The organic phase was washed with water (300 mL × 1) and dried using magnesium sulfate (50.0 g). After filtering the solid, the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain a yellow liquid (11.0 g).
The yellow solution obtained above was dissolved in acetone (29 mL), sodium iodide (4.29 g, 28.6 mmol) was added at room temperature, and the mixture was stirred at 60 ° C. After 2 hours, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. The obtained solid was dissolved in ethyl acetate and then purified by passing through a silica gel column (20.0 g, ethyl acetate), and the target product represented by the following formula (1b-3) (yield: 12.9 g, Yield over two steps: 98%) was obtained as a yellow liquid.
実施例1
[下記式(1−1)で表される化合物(「PTC−1」と称する)の製造]
N,N−ジメチル−N−オクタデシルアミン(6.19g、20.2mmol)をイソブチルケトン(10mL)に溶解させた溶液に、100℃において上記式(1b−3)で表される化合物(6.48g、14.1mmol)を加え、還流させた。2時間後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた混合物をシリカゲルカラム(150g、ジクロロメタン/メタノール/NH3aq.=19/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−1)で表される目的物(収量:2.64g、収率:24.7%)を黄色液体として得た。
[Production of Compound Represented by Formula (1-1) below (referred to as “PTC-1”)]
In a solution of N, N-dimethyl-N-octadecylamine (6.19 g, 20.2 mmol) dissolved in isobutyl ketone (10 mL), the compound represented by the above formula (1b-3) at 6.degree. C. (6. 48 g, 14.1 mmol) was added and refluxed. After 2 hours, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. The obtained mixture was purified by passing through a silica gel column (150 g, dichloromethane / methanol / NH 3 aq. = 19/1/1), and the target product represented by the following formula (1-1) (yield: 2. 64 g, yield: 24.7%) was obtained as a yellow liquid.
実施例2
[下記式(1−2)で表される化合物(「PTC−2」と称する)の製造]
上記式(1b−1)で表される化合物(12.3g、28.6mmol)をメチルイソブチルケトン(5g)に溶解させた溶液に、100℃においてN,N−ジメチル−N−オクタデシルアミン(5.67g、19.0mmol)を加え、還流させた。2時間後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた混合物をシリカゲルカラム(100g、クロロホルム/メタノール=10/1〜ジクロロメタン/メタノール/トリエチルアミン=10/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−2)で表される目的物(収量:13.4g)を黄色液体として得た。
[Production of Compound Represented by Formula (1-2) (referred to as “PTC-2”)]
N, N-dimethyl-N-octadecylamine (5) was added to a solution of the compound represented by the above formula (1b-1) (12.3 g, 28.6 mmol) in methyl isobutyl ketone (5 g) at 100 ° C. .67 g, 19.0 mmol) was added and refluxed. After 2 hours, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. The obtained mixture was purified by passing through a silica gel column (100 g, chloroform / methanol = 10/1 to dichloromethane / methanol / triethylamine = 10/1/1), and the desired product represented by the following formula (1-2) (Yield: 13.4 g) was obtained as a yellow liquid.
実施例3
[下記式(1−3)で表される化合物(「PTC−3」と称する)の製造]
上記式(1b−1)で表される化合物(2.06g、4.67mmol)をメチルイソブチルケトン(1.2g)に溶解させた溶液に、100℃においてN,N,N−トリオクチルアミン(2.52g)を加え、還流させた。16時間後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた混合物をシリカゲルカラム(100g、ジクロロメタン/メタノール/トリエチルアミン=14/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−3)で表される目的物(収量:1.48g、1.89mmol)を黄色液体として得た。
[Production of a compound represented by the following formula (1-3) (referred to as “PTC-3”)]
To a solution of the compound represented by the above formula (1b-1) (2.06 g, 4.67 mmol) in methyl isobutyl ketone (1.2 g), N, N, N-trioctylamine ( 2.52 g) was added and refluxed. After 16 hours, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. The obtained mixture was purified by passing through a silica gel column (100 g, dichloromethane / methanol / triethylamine = 14/1/1), and the desired product represented by the following formula (1-3) (yield: 1.48 g, 1 .89 mmol) as a yellow liquid.
実施例4
[下記式(1−4)で表される化合物(「PTC−4」と称する)の製造]
PTC−2(3.34g、4.60mmol)、塩化ナトリウム(0.791g、12.34mmol)、及び塩化カリウム(0.920g、12.34mmol)の水溶液(20mL)を50℃において2時間攪拌した。その後、反応混合物にメタノールを加え、減圧下で濃縮した。得られたスラリーに酢酸エチルを加え、セライトを通すことで固体を除去した。ろ液を減圧下で濃縮し、シリカゲルカラム(66.8g、ジクロロメタン/メタノール/トリエチルアミン=20/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−4)で表される目的物(収量:1.18g、収率:24.2%)を黄色液体として得た。
[Production of a compound represented by the following formula (1-4) (referred to as “PTC-4”)]
An aqueous solution (20 mL) of PTC-2 (3.34 g, 4.60 mmol), sodium chloride (0.791 g, 12.34 mmol), and potassium chloride (0.920 g, 12.34 mmol) was stirred at 50 ° C. for 2 hours. . Thereafter, methanol was added to the reaction mixture, and the mixture was concentrated under reduced pressure. Ethyl acetate was added to the resulting slurry, and the solid was removed by passing through celite. The filtrate was concentrated under reduced pressure, purified by passing through a silica gel column (66.8 g, dichloromethane / methanol / triethylamine = 20/1/1), and the desired product (yield represented by the following formula (1-4)) : 1.18 g, yield: 24.2%) as a yellow liquid.
実施例5
[下記式(1−5)で表される化合物(「PTC−5」と称する)の製造]
PTC−3(1.48g、1.89mmol)、塩化ナトリウム(0.221g、3.78mmol)、及び塩化カリウム(0.282g、3.78mmol)の水溶液(2mL)を50℃において2時間攪拌した。その後、反応混合物にメタノールを加え、減圧下で濃縮した。得られたスラリーに酢酸エチルを加え、セライトを通すことで固体を除去した。ろ液を減圧下で濃縮し、シリカゲルカラム(20g、ジクロロメタン/メタノール/トリエチルアミン=20/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−5)で表される目的物(収量:1.08g、収率:79%)を黄色液体として得た。
[Production of Compound Represented by Formula (1-5) below (referred to as “PTC-5”)]
An aqueous solution (2 mL) of PTC-3 (1.48 g, 1.89 mmol), sodium chloride (0.221 g, 3.78 mmol), and potassium chloride (0.282 g, 3.78 mmol) was stirred at 50 ° C. for 2 hours. . Thereafter, methanol was added to the reaction mixture, and the mixture was concentrated under reduced pressure. Ethyl acetate was added to the resulting slurry, and the solid was removed by passing through celite. The filtrate was concentrated under reduced pressure, purified by passing through a silica gel column (20 g, dichloromethane / methanol / triethylamine = 20/1/1), and the target product represented by the following formula (1-5) (yield: 1 0.08 g, yield: 79%) was obtained as a yellow liquid.
実施例6
[下記式(1−6)で表される化合物(「PTC−6」と称する)の製造]
上記式(1b−2)で表される化合物(12.3g、28.6mmol)をメチルイソブチルケトン(5g)に溶解させた溶液に、100℃においてN,N−ジメチル−N−オクタデシルアミン(5.67g、19.0mmol)を加え、還流させた。2時間後、反応混合物を減圧下で濃縮した。得られた混合物をシリカゲルカラム(100g、クロロホルム/メタノール=10/1〜ジクロロメタン/メタノール/トリエチルアミン=10/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−6)で表される化合物(収量:13.7g、収率:86%)を黄色液体として得た。
[Production of Compound Represented by Formula (1-6) below (referred to as “PTC-6”)]
N, N-dimethyl-N-octadecylamine (5) was added to a solution of the compound represented by the above formula (1b-2) (12.3 g, 28.6 mmol) in methyl isobutyl ketone (5 g) at 100 ° C. .67 g, 19.0 mmol) was added and refluxed. After 2 hours, the reaction mixture was concentrated under reduced pressure. The obtained mixture was purified by passing through a silica gel column (100 g, chloroform / methanol = 10/1 to dichloromethane / methanol / triethylamine = 10/1/1), and the compound represented by the following formula (1-6) ( Yield: 13.7 g, yield: 86%) was obtained as a yellow liquid.
実施例7
[下記式(1−7)で表される化合物(「PTC−7」と称する)の製造]
PTC−6(3.34g、6.17mmol)、塩化ナトリウム(0.721g、12.3mmol)、及び塩化カリウム(0.920g、12.3mmol)の水溶液(20mL)を50℃において2時間攪拌した。その後、反応混合物にメタノールを加え、減圧下で濃縮した。得られたスラリーに酢酸エチルを加え、セライトを通すことで固体を除去した。ろ液を減圧下で濃縮し、シリカゲルカラム(69g、ジクロロメタン/メタノール/トリエチルアミン=20/1/1)に通すことで精製し、下記式(1−7)で表される目的物(収量:1.18g、収率:34%)を黄色液体として得た。
[Production of Compound Represented by Formula (1-7) below (referred to as “PTC-7”)]
An aqueous solution (20 mL) of PTC-6 (3.34 g, 6.17 mmol), sodium chloride (0.721 g, 12.3 mmol), and potassium chloride (0.920 g, 12.3 mmol) was stirred at 50 ° C. for 2 hours. . Thereafter, methanol was added to the reaction mixture, and the mixture was concentrated under reduced pressure. Ethyl acetate was added to the resulting slurry, and the solid was removed by passing through celite. The filtrate was concentrated under reduced pressure, purified by passing through a silica gel column (69 g, dichloromethane / methanol / triethylamine = 20/1/1), and the target product represented by the following formula (1-7) (yield: 1 .18 g, yield: 34%) was obtained as a yellow liquid.
実施例8
[PTC−1を相間移動触媒として用いた3−ビニルシクロヘキセンのエポキシ化反応]
りん酸二水素ナトリウム・二水和物(1.21g、7.77mmol)、及びりん酸水素二ナトリウム・十二水和物(0.330g、0.924mmol)の水溶液(6.66g)に、85%りん酸(0.190g、1.94mmol)、及びタングステン酸ナトリウム・二水和物(0.642g、1.94mmol)を加え、攪拌した。これを、室温下、3−ビニルシクロヘキセン(VCH;10.0g、92.4mmol)、PTC−1(0.385g、0.508mmol)、及びメトキノン(4.00mg)のトルエン溶液(46.9g)に加え、攪拌した。10分後、60℃まで昇温させ、35%過酸化水素(6.92g、71.2mmol)を加え、攪拌した。5時間後、反応混合物を分液し、有機相を減圧下で濃縮した。得られた液体の組成を1HNMR(500MHz,CDCl3)により解析したところ、VCHと1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンの二成分混合物であることがわかった。また、VCHの転化率は38%であった。
Example 8
[Epoxidation of 3-vinylcyclohexene using PTC-1 as a phase transfer catalyst]
To an aqueous solution (6.66 g) of sodium dihydrogen phosphate dihydrate (1.21 g, 7.77 mmol) and disodium hydrogen phosphate dodecahydrate (0.330 g, 0.924 mmol), 85% phosphoric acid (0.190 g, 1.94 mmol) and sodium tungstate dihydrate (0.642 g, 1.94 mmol) were added and stirred. This was dissolved in a toluene solution (46.9 g) of 3-vinylcyclohexene (VCH; 10.0 g, 92.4 mmol), PTC-1 (0.385 g, 0.508 mmol), and methoquinone (4.00 mg) at room temperature. And stirred. After 10 minutes, the temperature was raised to 60 ° C., 35% hydrogen peroxide (6.92 g, 71.2 mmol) was added and stirred. After 5 hours, the reaction mixture was separated and the organic phase was concentrated under reduced pressure. When the composition of the obtained liquid was analyzed by 1 HNMR (500 MHz, CDCl 3 ), it was found to be a binary mixture of VCH and 1,2-epoxy-4-vinylcyclohexane. The conversion rate of VCH was 38%.
[温度応答性の評価]
酸化反応用触媒の有機相への分配挙動の温度応答性(温度依存性)を下記の手順で評価した。
タングステン酸ナトリウム・二水和物(1.94mmol)、85%りん酸(2.31mmol)、及びりん酸水素二ナトリウム・十二水和物(0.462mmol)の水溶液(6.40g)に、下記水準1〜4に示す第四級アンモニウム塩(0.508mmol)を下記水準1〜4に示す有機溶媒(10.0g)に溶解させた溶液を加え、30℃において攪拌した。10分後に攪拌を停止し、30分〜1時間程度静置した。上層と下層が完全に分離したことを確認した上で、上層(有機相)を約0.010g分取し、約40gのN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させた。引き続き、同様の操作(攪拌、静置、上層の分取、DMFへの溶解)を、40℃、60℃、80℃の加熱下においても実施し(40℃、60℃、80℃の順で実施した)、80℃でのサンプリング(分取及びDMFへの溶解)を終えた後、溶液を30℃まで冷却し、上層をサンプリングした。この操作によって、下記の水準1〜4ごとに5つのサンプル(温度30℃、40℃、60℃、80℃、30℃:計20個)を用意し、それぞれのサンプルに含まれるタングステンの量(含有タングステン量)をICP(ICP発光分析)によって分析した。分析結果を図1に示す。なお、図1の表における横軸は温度、縦軸はタングステンの有機相への存在比率(%)(=100×[有機相に存在するタングステンの量]/([有機相に存在するタングステンの量]+[水相に存在するタングステンの量]))を表す。
・水準1
第四級アンモニウム塩:PTC−1
有機溶媒:トルエン
・水準2
第四級アンモニウム塩:PTC−2
有機溶媒:トルエン
・水準3
第四級アンモニウム塩:PTC−2
有機溶媒:クロロベンゼン
・水準4
第四級アンモニウム塩:N−ベンジル−N,N−ジメチル−N−オクタデシルアンモニウム クロリド(BDMSAC)
有機溶媒:トルエン
[Evaluation of temperature response]
The temperature responsiveness (temperature dependence) of the partitioning behavior of the oxidation catalyst to the organic phase was evaluated by the following procedure.
To an aqueous solution (6.40 g) of sodium tungstate dihydrate (1.94 mmol), 85% phosphoric acid (2.31 mmol), and disodium hydrogenphosphate dodecahydrate (0.462 mmol), A solution in which a quaternary ammonium salt (0.508 mmol) shown in the following levels 1 to 4 was dissolved in an organic solvent (10.0 g) shown in the following levels 1 to 4 was added, followed by stirring at 30 ° C. After 10 minutes, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for about 30 minutes to 1 hour. After confirming that the upper layer and the lower layer were completely separated, about 0.010 g of the upper layer (organic phase) was collected and dissolved in about 40 g of N, N-dimethylformamide (DMF). Subsequently, the same operations (stirring, standing, separating the upper layer, dissolving in DMF) were performed under heating at 40 ° C., 60 ° C., and 80 ° C. (in order of 40 ° C., 60 ° C., and 80 ° C.). After completion of sampling at 80 ° C. (preparation and dissolution in DMF), the solution was cooled to 30 ° C. and the upper layer was sampled. By this operation, five samples (temperature 30 ° C., 40 ° C., 60 ° C., 80 ° C., 30 ° C .: 20 in total) are prepared for each of the following levels 1 to 4, and the amount of tungsten contained in each sample ( The amount of tungsten contained was analyzed by ICP (ICP emission analysis). The analysis results are shown in FIG. In the table of FIG. 1, the horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents the abundance ratio (%) of tungsten in the organic phase (= 100 × [amount of tungsten present in the organic phase] / ([the amount of tungsten present in the organic phase). Amount] + [amount of tungsten present in the aqueous phase])).
・ Level 1
Quaternary ammonium salt: PTC-1
Organic solvent: Toluene, Level 2
Quaternary ammonium salt: PTC-2
Organic solvent: Toluene, Level 3
Quaternary ammonium salt: PTC-2
Organic solvent: Chlorobenzene, level 4
Quaternary ammonium salt: N-benzyl-N, N-dimethyl-N-octadecylammonium chloride (BDMSAC)
Organic solvent: Toluene
図1に示すように、本発明の第四級アンモニウム塩(PTC−1、PTC−2)を相間移動触媒として含む酸化反応用触媒においては、タングステンの有機相への分配挙動が温度により著しく変化し、タングステンの有機相への分配がほぼ起こらない温度が存在することがわかった。従って、本発明の第四級アンモニウム塩を相間移動触媒として含む酸化反応用触媒を使用すると、有機相に存在する生成物とタングステン(酸化反応触媒)との分離を有機相と水相の分液により行うことが可能である。
一方、相間移動触媒としてBDMSACを含む酸化反応用触媒においては、タングステンの有機相への分配挙動の温度依存性はほとんど観測されず、いずれの温度においても、タングステンが有機相に40%程度分配されていた。従って、有機相と水相の分液による生成物とタングステンの分離を行うことは困難である。
As shown in FIG. 1, in the oxidation reaction catalyst containing the quaternary ammonium salt (PTC-1, PTC-2) of the present invention as a phase transfer catalyst, the partitioning behavior of tungsten into the organic phase varies significantly with temperature. In addition, it was found that there is a temperature at which the partition of tungsten into the organic phase hardly occurs. Therefore, when the oxidation reaction catalyst containing the quaternary ammonium salt of the present invention as a phase transfer catalyst is used, separation of the product present in the organic phase and tungsten (oxidation reaction catalyst) is performed by separating the organic phase from the aqueous phase. Can be performed.
On the other hand, in the oxidation reaction catalyst containing BDMSAC as a phase transfer catalyst, temperature dependence of the distribution behavior of tungsten to the organic phase is hardly observed, and tungsten is distributed to the organic phase by about 40% at any temperature. It was. Therefore, it is difficult to separate the product and tungsten by separating the organic phase and the aqueous phase.
Claims (8)
で表される第四級アンモニウム塩。 Following formula (1)
A quaternary ammonium salt represented by
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