JP2017527698A - 電気化学的還元カップリングによるアルコールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、芳香族ビニル化合物とカルボニル化合物の電気化学的還元カップリングによりアルコールを製造する方法に関する。
電気化学的還元カップリングは、炭素−炭素結合形成反応の重要な様式である。多種多様な出発原料が、首尾よく使用されている。置換オレフィン類は、これらの化合物の重要な分類である。置換オレフィン類は、それら自体でハイドロ二量体化(hydrodimerize)するか、又は他の化合物、例えばカルボニル化合物と結合(カップリング)することができる。
工業的に重要な電気ハイドロ二量体化反応の例は、ナイロン-6,6の重要な前駆体である、アジポニトリルの電気合成である(M. M. Baizer、Chemtech 1980、10、161; D. E. Danly、AIChE Symposium Series 1981、77、39)。
実施例に使用したGDLは、市販品ではなかった(non-commercial)。実施例1〜9の測定結果を表1に記載する。
BT: ビーカー型セル(beaker type cell)
CG: キャピラリーギャップ(セル)(capillary gap (cell))
GDL: ガス拡散層
MTBS: メチルトリブチルアンモニウムメチルサルフェート
OH-TEMPO: 4-ヒドロキシ-TEMPO
PF: プレート及びフレーム(セル)
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、23.2 gのメタノール(44重量%)中の、4.2 gのスチレン(8重量%)、22.4 gのアセトン(42重量%)、及び3.2 gのMTBS(メチルトリブチルアンモニウムメチルサルフェート、6重量%)(導電性塩として)を、グラファイトフェルトアノード及びGDLカソードを使用して、34 mA/cm2、1.2ファラデー(Faraday)で、電気分解した。GC分析により、100%のスチレン転化率、及び32%のカルビノールミュゲ(Carbinol Muguet)への選択率が示された(これは、32%の収率及び53%の電流収率に相当する)(表1を参照)。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、26.4 gの水(44重量%)中の、4.7 gのスチレン(8重量%)、25.3 gのアセトン(42重量%)、及び3.6 gのMTBS(メチルトリブチルアンモニウムメチルサルフェート、6重量%)(導電性塩として)を、グラファイトフェルトアノード及びGDLカソードを使用して、34 mA/cm2、1.1ファラデーで、電気分解した。GC分析により、95%のスチレン転化率、及び25%のカルビノールミュゲへの選択率が示された(これは、24%の収率及び43%の電流収率に相当する)(表1を参照)。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、22.4 gのメタノール(44重量%)中の、4.0 gのスチレン(8重量%)、21.6 gのアセトン(42重量%)、3.1 gのMTBS(メチルトリブチルアンモニウムメチルサルフェート、6重量%)(導電性塩として)、及び0.3 gのTEMPO(0.5重量%)を、グラファイトフェルトアノード及びGDLカソードを使用して、34 mA/cm2、5ファラデーで、電気分解した。GC分析により、92%のスチレン転化率、及び60%のカルビノールミュゲ(Carbinol Muguet)への選択率が示された(これは、55%の収率及び22%の電流収率に相当する)(表1を参照)。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、17.1 gの水(29重量%)中の、4.7 gのスチレン(8重量%)、及び34.2 gのアセトン(57重量%)、及び3.6 gのMTBS(メチルトリブチルアンモニウムメチルサルフェート、6重量%)を、グラファイトフェルトアノード及びGDLカソードを使用して、34 mA/cm2、1.8ファラデーで、電気分解した。GC分析により、93%のスチレン転化率、及び47%のカルビノールミュゲへの選択率が示された(これは、44%の収率及び49%の電流収率に相当する)(表2を参照)。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、20.6 gの水(29重量%)中の、7.0 gのスチレン(10重量%)、42.0 gのアセトン(60重量%)、及び0.4 gの酢酸ナトリウム(0.6重量%)(導電性塩として)を、GDLアノード及びGDLカソードを使用して、34 mA/cm2、 1.5ファラデーで、電気分解した。GC分析により、95%のスチレン転化率、及び40%のカルビノールミュゲへの選択率が示された(これは、50%の電流収率に相当する)。単離収率は38%であった(表2を参照)。
グラファイトフェルトアノード及びGDLカソードを有する非分割プレート及びフレームセルにおいて、1365 gのメタノール(45.5重量%)中の、240 gのスチレン(8重量%)、1260 gのアセトン(42重量%)、120 gのMTBS(メチルトリブチルアンモニウムメチルサルフェート、4重量%)(導電性塩として)、及び15 gのOH-TEMPO(0.5重量%)を、34 mA/cm2、 4.2ファラデーで、電気分解した。GC分析により、97%のスチレン転化率、及び69%のカルビノールミュゲへの選択率が示された(これは、67%の収率及び32%の電流収率に相当する)(表2を参照)。
グラファイト電極により形成される2つのギャップを有するキャピラリーギャップセル(147 cm2)において、30.2 g/hのスチレン、168 g/hのアセトン、176 g/hのメタノール、及び12.9 g/hのメタノール中60% MTBS、の供給物(供給物: 8重量%のスチレン、43重量%のアセトン、47重量%のメタノール、2重量%のMTBS)を、連続方式において、34 mA/cm2で、電気分解した。これにより、84%のスチレン転化率、45%の選択率、38%の収率、及び58%の電流収率という結果が得られた(表2を参照)。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、21.8 gのメタノール(47重量%)中の、3.7 gのスチレン(8重量%)、20.3 gのメチルエチルケトン(43重量%)、及び1 gのMTBS(2重量%)(導電性塩として)を、アノード及びカソードとしてグラファイト電極を使用して、34 mA/cm2、1.5ファラデーで、電気分解した。GCMS分析により、主な生成物のピークとして3-メチル-5-フェニル-3-ペンタノールが示される。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、20.0 gのメタノール(47重量%)中の、3.3 gのスチレン(8重量%)、18.1 gの2-ヘプタノン(41重量%)、及び1.7 gのMTBS(2重量%)(導電性塩として)を、アノード及びカソードとしてグラファイト電極を使用して、34 mA/cm2、2ファラデーで、電気分解した。GCMS分析により、主な生成物のピークとして6-メチル-8-フェニル-6-オクタノールが示される。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、21.0 gのメタノール(47重量%)中の、3.4 gのスチレン(8重量%)、19.0 gの2-ノナノン(42重量%)、及び1.8 gのMTBS(4重量%)(導電性塩として)を、アノード及びカソードとしてグラファイト電極を使用して、34 mA/cm2、2ファラデーで、電気分解した。GCMS分析により、主な生成物のピークとして8-メチル-10-フェニル-8-デカノールが示される。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、21.1 gのメタノール(42重量%)中の、4.0 gのスチレン(8重量%)、23.5 gのシクロヘキサノン(46重量%)、及び2.0 gのMTBS(4重量%)(導電性塩として)を、カソードとしてグラファイト電極及びアノードとしてグラファイトフェルトを使用して、34 mA/cm2、2ファラデーで、電気分解した。GCMS分析により、主な生成物のピークとして1-(2-フェニルエチル)-シクロヘキサノールが示される。
100 mLの非分割ビーカー型電解セルにおいて、19.9 gのメタノール(42重量%)中の、3.7 gのスチレン(8重量%)、19.1 gのシクロドデカノン(46重量%)、及び4.8 gのMTBS(10重量%)(導電性塩として)を、カソードとしてグラファイト電極及びアノードとしてグラファイトフェルトを使用して、34 mA/cm2、2ファラデーで、電気分解した。GCMS分析により、生成物のピークとして1-(2-フェニルエチル)-シクロドデカノールが示される。
Claims (15)
- 芳香族ビニル化合物とカルボニル化合物の電気化学的還元カップリングによってアルコールを製造する方法であって、電気化学セルにおいて電解質溶液を電気分解するステップを含み、電解質溶液が、芳香族ビニル化合物、カルボニル化合物、及びプロトン性非水溶媒を含み、電解質溶液が、炭素系カソードと接触している、前記方法。
- プロトン性非水溶媒が、アルコールである、請求項1に記載の方法。
- プロトン性非水溶媒が、メタノールである、請求項2に記載の方法。
- 炭素系カソードが、グラファイト電極、ガス拡散層電極、カーボンフェルト電極、又はグラファイトフェルト電極である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- アノードが、炭素系アノードである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 炭素系アノードが、グラファイト電極、ガス拡散層電極、カーボンフェルト電極、又はグラファイトフェルト電極である、請求項5に記載の方法。
- 電解質溶液が、5重量%未満の水を含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 電解質溶液が、導電性塩を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 導電性塩が、第四級アンモニウム塩である、請求項8に記載の方法。
- 電解質溶液が、安定なラジカル化合物を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 安定なラジカル化合物が、ニトロキシルラジカルである、請求項10に記載の方法。
- 安定なラジカル化合物が、(2,2,6,6-テトラメチル-ピペリジン-1-イル)オキシル又は4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシルである、請求項11に記載の方法。
- カルボニル化合物が、ケトンである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 芳香族ビニル化合物が、スチレンであり、カルボニル化合物が、アセトンである、2-メチル-4-フェニル-2-ブタノールを製造するための、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 2-メチル-4-フェニル-2-ブタノールを、続いて、2-メチル-4-シクロヘキシル-2-ブタノールに水素化する、請求項14に記載の方法。
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