JP2018130674A - Catalyst for oxidation reaction - Google Patents

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JP2018130674A JP2017026249A JP2017026249A JP2018130674A JP 2018130674 A JP2018130674 A JP 2018130674A JP 2017026249 A JP2017026249 A JP 2017026249A JP 2017026249 A JP2017026249 A JP 2017026249A JP 2018130674 A JP2018130674 A JP 2018130674A
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陽子 橋爪
Yoko Hashizume
陽子 橋爪
崇将 鈴木
Takamasa Suzuki
崇将 鈴木
良行 村井
Yoshiyuki Murai
良行 村井
橋本 公太郎
Kotaro Hashimoto
公太郎 橋本
佐藤 卓哉
Takuya Sato
卓哉 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst for oxidation reaction which has high catalytic activity even at low temperature, low pressure, and in the absence of a solvent, and which retains the catalytic activity.SOLUTION: A catalyst for oxidation reaction of the invention is made of a combination of a main catalyst carrying on a carrier at least one metal compound selected from the group consisting of metal salts and metal complexes, and not carrying a compound containing N-hydroxyimide, and an imide compound having a cyclic imide skeleton as a cocatalyst which is blended into a reaction substrate containing hydrocarbon.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、酸化反応用触媒に関する。また、前記酸化反応用触媒を用いた酸化物の製造方法、前記酸化反応用触媒を用いたフローリアクター、及び前記フローリアクターを有する酸化反応装置に関する。   The present invention relates to an oxidation reaction catalyst. Further, the present invention relates to an oxide production method using the oxidation reaction catalyst, a flow reactor using the oxidation reaction catalyst, and an oxidation reaction apparatus having the flow reactor.

酸化反応は化学工業における最も基本的な反応の一つであり、種々の酸化反応用触媒が開発されている。これらの酸化反応用触媒を用いた酸化反応は溶媒の存在下又は非存在下で行われ、溶媒の存在下で酸化反応を行う場合は一般的に極性溶媒が用いられる。しかしながら、反応基質によっては極性溶媒により分解するものもあり、このことが原因で反応生成物の収率が低下するといった問題があった。また、そもそも酸化反応において溶媒を用いる場合は溶媒と生成物とを分離するための工程が必要となるため、製造効率の観点から有効ではなかった。   The oxidation reaction is one of the most basic reactions in the chemical industry, and various oxidation reaction catalysts have been developed. The oxidation reaction using these oxidation reaction catalysts is performed in the presence or absence of a solvent, and a polar solvent is generally used when the oxidation reaction is performed in the presence of a solvent. However, some reaction substrates are decomposed by a polar solvent, which causes a problem that the yield of the reaction product decreases. In the first place, when a solvent is used in the oxidation reaction, a process for separating the solvent and the product is required, which is not effective from the viewpoint of production efficiency.

溶媒の非存在下で反応基質を酸化する方法としては、液相中で反応基質のみを酸化反応に付する方法や、気相中で反応基質を酸化する方法が挙げられる。液相中で反応基質のみを酸化反応に付する方法として、例えば、非特許文献1で開示されているアルカン類等を酸化する方法等が挙げられる。   Examples of the method for oxidizing the reaction substrate in the absence of a solvent include a method in which only the reaction substrate is subjected to an oxidation reaction in the liquid phase, and a method in which the reaction substrate is oxidized in the gas phase. Examples of the method for subjecting only the reaction substrate to the oxidation reaction in the liquid phase include a method for oxidizing alkanes and the like disclosed in Non-Patent Document 1.

また、特許文献1には、炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる主触媒(具体的には、N−ヒドロキシイミド基含有化合物等)と、アルキルラジカルから生成するアルキルヒドロペルオキシドを還元してアルコールを生成させる助触媒(具体的には、遷移金属化合物等)とを担体に担持した触媒が開示されている。   Patent Document 1 discloses a reduction of a main catalyst (specifically, an N-hydroxyimide group-containing compound) that generates an alkyl radical by extracting a hydrogen atom from a hydrocarbon, and an alkyl hydroperoxide generated from the alkyl radical. Thus, a catalyst is disclosed in which a co-catalyst (specifically, a transition metal compound or the like) that generates alcohol is supported on a carrier.

国際公開番号第2015/076305号International Publication Number 2015/076305

Polyhedron,69,119-126(2014)Polyhedron, 69,119-126 (2014)

しかし、非特許文献1に記載されるアルカン類を酸化する方法は高温、高圧下で行われるため、これに耐えうる設備が必要であった。   However, since the method for oxidizing alkanes described in Non-Patent Document 1 is performed under high temperature and high pressure, equipment capable of withstanding this is required.

また、特許文献1に記載される触媒は、主触媒であるN−ヒドロキシイミド基含有化合物と、助触媒である遷移金属化合物とを同時に担体に担持させることにより、それぞれの触媒と反応基質との接触面積が低下し、また、酸化反応に直接関与するN−ヒドロキシイミド基含有化合物と、反応基質との接触頻度が低くなってしまう結果、触媒活性が低いといった課題があった。また、酸化反応を実施する際に担体上のN−ヒドロキシイミド基含有化合物が次第に変質し、その触媒活性が低下、又は失活することにより、再利用が困難となることが考えられる。   In addition, the catalyst described in Patent Document 1 has a N-hydroxyimide group-containing compound as a main catalyst and a transition metal compound as a cocatalyst supported on a carrier at the same time, thereby allowing each catalyst and a reaction substrate to react with each other. There is a problem that the contact area is reduced and the contact frequency between the N-hydroxyimide group-containing compound directly involved in the oxidation reaction and the reaction substrate is lowered, resulting in low catalytic activity. Further, when the oxidation reaction is carried out, it is considered that the N-hydroxyimide group-containing compound on the support gradually changes in quality and its catalytic activity is reduced or deactivated, making it difficult to reuse.

このように、低温下で、且つ、溶媒の非存在下といった条件においても高い触媒活性を発揮し、さらにその触媒活性が持続する酸化反応用触媒はこれまで開発されていなかった。   Thus, an oxidation reaction catalyst that exhibits high catalytic activity even under conditions such as low temperature and in the absence of a solvent and that maintains the catalytic activity has not been developed so far.

従って、本発明の目的は、低温、低圧下、溶媒の非存在下であってもアルカン類等の極性の低い反応基質に対する触媒活性が良好である酸化反応用触媒を提供することにある。本発明の他の目的は、前記の反応基質を酸化する酸化物の製造方法を提供することである。本発明の他の目的は、前記製造方法により得られる酸化物(例えば、高オクタン価ガソリン)を提供することである。本発明の他の目的は、特定の構造を有する触媒を用いたフローリアクターを提供することである。本発明の他の目的は、前記フローリアクターを備える酸化反応用装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an oxidation reaction catalyst having good catalytic activity for a reaction substrate having a low polarity such as alkanes even at a low temperature, a low pressure and in the absence of a solvent. Another object of the present invention is to provide a method for producing an oxide that oxidizes the reaction substrate. Another object of the present invention is to provide an oxide (for example, high octane gasoline) obtained by the above production method. Another object of the present invention is to provide a flow reactor using a catalyst having a specific structure. Another object of the present invention is to provide an oxidation reaction apparatus including the flow reactor.

本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定の構成を有する酸化反応用触媒が、アルカン類等の極性の低い反応基質に対しても良好な触媒活性を示し、低温、低圧下で、且つ、溶媒の非存在下であっても酸化反応を効率よく行うことができ、さらにその触媒活性が持続することを見いだして本発明を完成した。   As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have shown that an oxidation reaction catalyst having a specific configuration exhibits good catalytic activity even for a reaction substrate having a low polarity such as alkanes, and has a low temperature and low pressure. The present invention was completed by finding that the oxidation reaction can be carried out efficiently even under the absence of a solvent and that the catalytic activity is sustained.

すなわち、本発明は、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない主触媒と、炭化水素を含む反応基質に配合された、助触媒としての環状イミド骨格を有するイミド化合物との組み合わせからなる酸化反応用触媒を提供する。   That is, the present invention comprises a main catalyst in which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a carrier and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported; There is provided an oxidation reaction catalyst comprising a combination with an imide compound having a cyclic imide skeleton as a co-catalyst blended in a reaction substrate.

なお、前記金属はコバルト又はマンガンであることが好ましい。   The metal is preferably cobalt or manganese.

また、前記金属塩がカルボン酸金属塩であり、前記金属錯体がβ−ジケトン金属錯体であることが好ましい。   The metal salt is preferably a carboxylic acid metal salt, and the metal complex is preferably a β-diketone metal complex.

なお、本発明では、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒の存在下、環状イミド骨格を有するイミド化合物を配合させた炭化水素を含む反応基質を酸化することを特徴とする酸化物の製造方法についても提供する。   In the present invention, at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on the support, and the cyclic imide is present in the presence of a catalyst not supporting the N-hydroxyimide group-containing compound. The present invention also provides a method for producing an oxide characterized by oxidizing a reaction substrate containing a hydrocarbon mixed with an imide compound having a skeleton.

また、前記酸化物の製造方法における反応温度は120℃以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the reaction temperature in the manufacturing method of the said oxide is 120 degrees C or less.

また、前記酸化物の製造方法では、酸化反応を10MPa以下の圧力条件下で行うことが好ましい。   In the oxide production method, the oxidation reaction is preferably performed under a pressure condition of 10 MPa or less.

また、前記酸化物の製造方法では、酸化反応を液相で行うことが好ましい。   In the oxide production method, the oxidation reaction is preferably performed in a liquid phase.

また、前記酸化物の製造方法では、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒を用いたフローリアクターに環状イミド骨格を有するイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質を流通させることにより酸化反応を行うことが好ましい。   In addition, the oxide production method uses a catalyst in which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported. It is preferable to carry out the oxidation reaction by circulating a reaction substrate containing a hydrocarbon in which an imide compound having a cyclic imide skeleton is dissolved in a flow reactor.

また、環状イミド骨格を有するイミド化合物の使用量は反応基質100重量部に対して0.001〜5.0重量部であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the usage-amount of the imide compound which has cyclic imide frame | skeleton is 0.001-5.0 weight part with respect to 100 weight part of reaction substrates.

また、前記酸化物の製造方法では、前記反応基質としてのガソリン基材を酸化し、オクタン価を高めたガソリンを製造することが好ましい。   Moreover, in the said oxide manufacturing method, it is preferable to manufacture the gasoline which oxidized the gasoline base material as said reaction substrate, and raised the octane number.

また、前記酸化物の製造方法では、仕込み量における反応基質の割合が、99重量%以上であることが好ましい。   Moreover, in the said oxide manufacturing method, it is preferable that the ratio of the reaction substrate in preparation amount is 99 weight% or more.

また、本発明では、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒を用いたフローリアクターについても提供する。   Further, in the present invention, a flow reactor using a catalyst in which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported. Also provide.

また、本発明では、前記フローリアクター、及び環状イミド骨格を有するイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質が流通する流路を備える酸化反応用装置についても提供する。   The present invention also provides an oxidation reaction apparatus including a flow path through which the flow reactor and a reaction substrate containing a hydrocarbon in which an imide compound having a cyclic imide skeleton is dissolved flow.

本発明の酸化反応用触媒は、低温、低圧下で、且つ、溶媒の非存在下であっても触媒活性が高く、さらにその触媒活性が持続するため、炭化水素を含む反応基質を高い転化率で酸化でき、また高い収率で対応する酸化物を得ることが可能である。また、本発明の酸化物の製造方法は前記酸化反応用触媒を用いるため、低温、低圧下で、溶媒の非存在下であっても高い転化率、及び高い収率で酸化物を得ることができる。また、本発明の酸化物の製造方法において、反応基質としてガソリン基材を用いた場合は、高オクタン価ガソリン(高オクタン価を示すガソリン組成物)を得ることが可能である。また、本発明のフローリアクターを用いることで、低温、低圧下で、溶媒の非存在下であっても高い転化率、及び高い収率で酸化物を得ることができる。また、本発明の酸化反応用装置を用いることで、高い転化率、及び高い収率で、さらに効率的に酸化物を得ることができる。   The catalyst for oxidation reaction of the present invention has high catalytic activity even at low temperature, low pressure, and in the absence of a solvent, and further maintains the catalytic activity. Therefore, the reaction substrate containing hydrocarbons has a high conversion rate. It is possible to obtain the corresponding oxide with high yield. In addition, since the method for producing an oxide of the present invention uses the oxidation reaction catalyst, the oxide can be obtained at a high conversion rate and a high yield even at low temperature and low pressure even in the absence of a solvent. it can. Further, in the method for producing an oxide of the present invention, when a gasoline base material is used as a reaction substrate, it is possible to obtain high octane gasoline (a gasoline composition exhibiting a high octane number). Further, by using the flow reactor of the present invention, an oxide can be obtained at a high conversion rate and a high yield even at low temperature and low pressure even in the absence of a solvent. Further, by using the oxidation reaction apparatus of the present invention, an oxide can be obtained more efficiently with a high conversion rate and a high yield.

本発明の酸化反応用装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the apparatus for oxidation reaction of this invention.

本発明では、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない主触媒と、炭化水素を含む反応基質に配合された、助触媒としての環状イミド骨格を有するイミド化合物との組み合わせからなる酸化反応用触媒を提供する。なお、前記の酸化反応用触媒を「本発明の酸化反応用触媒」と称することがある。また、前記の酸化反応用触媒における主触媒を、単に「主触媒」と称することがある。さらに、前記の酸化反応用触媒における助触媒を、単に「助触媒」と称することがある。   In the present invention, a main catalyst on which at least one metal compound selected from the group consisting of metal salts and metal complexes is supported on a carrier and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported, and a reaction containing hydrocarbons Provided is an oxidation reaction catalyst comprising a combination with an imide compound having a cyclic imide skeleton as a co-catalyst blended in a substrate. The oxidation reaction catalyst may be referred to as “the oxidation reaction catalyst of the present invention”. In addition, the main catalyst in the oxidation reaction catalyst may be simply referred to as “main catalyst”. Further, the promoter in the oxidation reaction catalyst may be simply referred to as “promoter”.

また、本発明では、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒の存在下、環状イミド骨格を有するイミド化合物を配合させた炭化水素を含む反応基質を酸化することを特徴とする酸化物の製造方法(「本発明の酸化物の製造方法」と称することがある)を提供する。また、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒を用いたフローリアクター(「本発明のフローリアクター」と称することがある)を提供する。また、前記フローリアクター、及び環状イミド骨格を有するイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質が流通する流路を備える酸化反応用装置(「本発明の酸化反応用装置」と称することがある)を提供する。   In the present invention, at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on the support, and the cyclic imide is present in the presence of a catalyst not supporting the N-hydroxyimide group-containing compound. Provided is a method for producing an oxide characterized by oxidizing a reaction substrate containing a hydrocarbon mixed with an imide compound having a skeleton (sometimes referred to as “the method for producing an oxide of the present invention”). In addition, a flow reactor using a catalyst on which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported (“invention of the present invention”). Sometimes referred to as a "flow reactor"). In addition, an oxidation reaction apparatus (sometimes referred to as an “oxidation reaction apparatus of the present invention”) including a flow path and a flow path through which a reaction substrate containing a hydrocarbon in which an imide compound having a cyclic imide skeleton is dissolved flows. )I will provide a.

<酸化反応用触媒>
本発明の酸化反応用触媒(主触媒)は、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持されていることにより、金属化合物と反応基質との接触効率が向上する。その結果、本発明の酸化反応用触媒は優れた触媒活性を発揮する。なお、金属化合物は、その一部(金属の一部、又は化合物の一部)が化学結合を介して担体に担持されていても良いが、化学結合を介さずに担体に担持されていることが触媒活性の観点から好ましい。また、担体にN−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていないことにより、触媒活性の低下や触媒の劣化が生じにくい。さらに、助触媒として炭化水素を含む反応基質に配合された環状イミド骨格を有するイミド化合物を用いることにより、触媒活性が持続する。
<Catalyst for oxidation reaction>
The catalyst for oxidation reaction (main catalyst) of the present invention has at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex supported on a carrier, so that the contact efficiency between the metal compound and the reaction substrate is improved. improves. As a result, the oxidation reaction catalyst of the present invention exhibits excellent catalytic activity. In addition, a part of the metal compound (a part of the metal or a part of the compound) may be supported on the support through a chemical bond, but it must be supported on the support without a chemical bond. Is preferable from the viewpoint of catalytic activity. Further, since the N-hydroxyimide group-containing compound is not supported on the carrier, the catalyst activity is not lowered and the catalyst is hardly deteriorated. Furthermore, catalytic activity is sustained by using an imide compound having a cyclic imide skeleton blended in a reaction substrate containing hydrocarbon as a co-catalyst.

また、酸化反応終了後は、ろ過、遠心分離等の物理的な分離手段により、主触媒と反応生成物とを容易に分離することができる。さらに、分離された主触媒は、酸化反応に用いられた溶媒に含まれた状態で再利用することが可能であるし、洗浄、乾燥等の操作を施した後に再利用することも可能である。   Further, after the oxidation reaction is completed, the main catalyst and the reaction product can be easily separated by physical separation means such as filtration and centrifugation. Furthermore, the separated main catalyst can be reused in the state contained in the solvent used for the oxidation reaction, or can be reused after operations such as washing and drying. .

前記金属化合物(金属塩及び金属錯体)における金属(金属原子)としては、酸化反応において触媒作用を示すものであれば特に限定されないが、例えば、遷移金属(遷移金属原子)であることが好ましい。前記遷移金属としては、例えば、周期表の3族元素(スカンジウム、ランタノイド元素、アクチノイド元素等)、4族元素(チタン、ジルコニウム、ハフニウム等)、5族元素(バナジウム等)、6族元素(クロム、モリブデン、タングステン等)、7族元素(マンガン等)、8族元素(鉄、ルテニウム等)、9族元素(コバルト、ロジウム等)、10族元素(ニッケル、パラジウム、白金等)、11族元素(銅等)が挙げられる。これらの中でも、コバルト及びマンガンが触媒活性の観点から好ましい。なお、前記金属の原子価は特に制限されないが、例えば0〜6価であることが好ましく、2又は3価であることがより好ましい。なお、金属化合物は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。   The metal (metal atom) in the metal compound (metal salt and metal complex) is not particularly limited as long as it exhibits a catalytic action in the oxidation reaction. For example, a transition metal (transition metal atom) is preferable. Examples of the transition metal include group 3 elements (scandium, lanthanoid elements, actinoid elements, etc.), group 4 elements (titanium, zirconium, hafnium, etc.), group 5 elements (vanadium, etc.), group 6 elements (chromium), etc. , Molybdenum, tungsten, etc.), Group 7 elements (manganese, etc.), Group 8 elements (iron, ruthenium, etc.), Group 9 elements (cobalt, rhodium, etc.), Group 10 elements (nickel, palladium, platinum, etc.), Group 11 elements (Such as copper). Among these, cobalt and manganese are preferable from the viewpoint of catalytic activity. In addition, although the valence of the metal is not particularly limited, for example, 0 to 6 valence is preferable, and 2 or 3 valence is more preferable. In addition, a metal compound can also be used individually by 1 type, and can also be used in combination of 2 or more type.

前記金属は、金属化合物の状態で担体に担持されていることを特徴とし、前記金属化合物としては金属塩及び金属錯体が挙げられる。前記金属塩としては有機酸金属塩及び無機酸金属塩が挙げられ、有機酸金属塩であることが好ましい。また、前記金属錯体としては有機金属錯体及び無機金属錯体が挙げられ、有機金属錯体であることが好ましい。本発明の様に、金属化合物として有機酸金属塩又は有機金属錯体等の有機金属化合物が担持されている担体からなる酸化反応用触媒は、金属が無機金属(例えば金属酸化物)の状態で担持されている担体からなる触媒や、有機金属塩そのものを触媒として用いる場合と比較して、触媒活性が良好である。この理由は明らかではないが、有機金属化合物の構造を保持したまま担体に担持させることにより、有機金属化合物と反応基質に含まれる炭化水素等の非極性化合物との親和性が向上することで接触効率が向上し、その結果、触媒活性が向上するためであると考えられる。   The metal is supported on a carrier in the form of a metal compound, and examples of the metal compound include metal salts and metal complexes. Examples of the metal salt include organic acid metal salts and inorganic acid metal salts, and organic acid metal salts are preferable. Examples of the metal complex include organometallic complexes and inorganic metal complexes, and organometallic complexes are preferred. As in the present invention, an oxidation reaction catalyst comprising a carrier on which an organic metal compound such as an organic acid metal salt or an organic metal complex is supported as a metal compound is supported in a state where the metal is an inorganic metal (for example, a metal oxide). Compared with the case where a catalyst comprising a supported carrier or an organic metal salt itself is used as a catalyst, the catalytic activity is good. The reason for this is not clear, but by supporting the organometallic compound on the support while maintaining the structure of the organometallic compound, contact between the organometallic compound and the non-polar compound such as hydrocarbon contained in the reaction substrate is improved. It is considered that the efficiency is improved, and as a result, the catalytic activity is improved.

前記有機酸金属塩としては、カルボン酸塩を有する金属塩(カルボン酸金属塩)が好ましく、例えば、酢酸コバルト、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、マロン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、プロピオン酸コバルト、安息香酸コバルト、p−ヒドロキシ安息香酸コバルト、ロジン酸コバルト、バーサチック酸コバルト、及びトール油酸コバルト等のカルボン酸コバルト塩;酢酸マンガン、オクタン酸マンガン、ジメチルジチオカルバミン酸マンガン、ジエチルジチオカルバミン酸マンガン、ジプロピルジチオカルバミン酸マンガン、ジブチルジチオカルバミン酸マンガン、ジフェニルジチオカルバミン酸マンガン、及びエチレンジアミン4酢酸マンガン等のカルボン酸マンガン塩が挙げられる。また、前記有機金属錯体としては、アンミン金属錯体、カルボニル金属錯体、β−ジケトン金属錯体(例えば、アセチルアセトナート金属錯体)、ニトロソ金属錯体が挙げられ、例えば、コバルト(アセチルアセトナート)等のアセチルアセトナート金属錯体が挙げられる。   The organic acid metal salt is preferably a metal salt having a carboxylate (carboxylate metal salt), for example, cobalt acetate, cobalt octylate, cobalt naphthenate, cobalt malonate, cobalt neodecanoate, cobalt stearate, propion. Carboxylic acid cobalt salts such as cobalt acid, cobalt benzoate, cobalt p-hydroxybenzoate, cobalt rosinate, cobalt versatate, and cobalt tall oil; manganese acetate, manganese octoate, manganese dimethyldithiocarbamate, manganese diethyldithiocarbamate And manganese carboxylates such as manganese dipropyldithiocarbamate, manganese dibutyldithiocarbamate, manganese diphenyldithiocarbamate, and ethylenediaminetetraacetate manganese. Examples of the organometallic complex include ammine metal complexes, carbonyl metal complexes, β-diketone metal complexes (for example, acetylacetonate metal complexes), and nitroso metal complexes. For example, acetyl such as cobalt (acetylacetonate). Examples include acetonate metal complexes.

この中でも、本発明の酸化反応用触媒(主触媒)における金属化合物としては、酢酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、安息香酸コバルト、及びコバルト(アセチルアセトナート)が触媒活性の観点から好ましい。   Among these, as a metal compound in the oxidation reaction catalyst (main catalyst) of the present invention, cobalt acetate, cobalt naphthenate, cobalt stearate, cobalt benzoate, and cobalt (acetylacetonate) are preferable from the viewpoint of catalytic activity.

前記担体としては、触媒の担体として使用される公知乃至慣用の担体を使用することができ、特に限定されないが、例えば、無機担体としては、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ(アルミノシリケート)、セリア、マグネシア、カルシア、チタニア、シリカチタニア(チタノシリケート)、ジルコニア、及びゼオライト等の酸化物系の無機担体;活性炭、グラフェン、及びカーボンナノチューブ等の炭素系の無機担体が挙げられ、有機高分子担体としては、スチレン系ポリマー、ポリオレフィン、(メタ)アクリル酸系ポリマー、及びエポキシ樹脂等が挙げられる。前記担体の中でも、無機担体(酸化物系又は炭素系の無機担体)が好ましく、特にシリカ、アルミナ、及びゼオライトが好ましい。なお、担体は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。   The carrier may be a known or conventional carrier used as a catalyst carrier, and is not particularly limited. Examples of the inorganic carrier include silica, alumina, silica alumina (aluminosilicate), ceria, magnesia. , Oxide-based inorganic carriers such as calcia, titania, silica titania (titanosilicate), zirconia, and zeolite; carbon-based inorganic carriers such as activated carbon, graphene, and carbon nanotubes, and organic polymer carriers Styrene polymer, polyolefin, (meth) acrylic acid polymer, and epoxy resin. Among the carriers, inorganic carriers (oxide-based or carbon-based inorganic carriers) are preferable, and silica, alumina, and zeolite are particularly preferable. In addition, a support | carrier can also be used individually by 1 type, and can also be used in combination of 2 or more type.

前記担体の平均粒径は、特に限定されないが、触媒活性の観点から、50〜20000μmが好ましく、より好ましくは100〜500μmである。また、上記担体の形状は特に限定されず、粉末状、粒状、ペレット状、タブレット状等に成形されていてもよい。   The average particle diameter of the carrier is not particularly limited, but is preferably 50 to 20000 μm, more preferably 100 to 500 μm from the viewpoint of catalytic activity. Moreover, the shape of the said support | carrier is not specifically limited, You may shape | mold in the powder form, the granular form, the pellet form, the tablet form, etc.

担体に担持される金属の含有量(金属原子換算)は特に限定されないが、主触媒の総量(100重量%)に対して、0.01〜10重量%程度が好ましく、より好ましくは0.1〜8.0重量%程度、さらに好ましくは0.5〜5.0重量%程度、特に好ましくは1.0〜3.0重量%程度である。金属の含有量が上記範囲内であることで、反応基質の転化率が向上する。なお、主触媒の総量とは、担体と、該担体に担持された金属化合物等の触媒の総重量を指す。   The content of the metal supported on the carrier (in terms of metal atoms) is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1% with respect to the total amount (100% by weight) of the main catalyst. It is about -8.0 weight%, More preferably, it is about 0.5-5.0 weight%, Most preferably, it is about 1.0-3.0 weight%. When the metal content is within the above range, the conversion rate of the reaction substrate is improved. The total amount of the main catalyst refers to the total weight of the support and a catalyst such as a metal compound supported on the support.

金属化合物を担体に担持させる方法は特に限定されないが、触媒活性の観点から後述の(1)〜(3)の担持方法であることがより好ましい。   The method for supporting the metal compound on the carrier is not particularly limited, but the following methods (1) to (3) are more preferable from the viewpoint of catalytic activity.

一般的に、金属又は金属化合物を担体に担持させる方法としては、(1)金属化合物を含む溶液を担体に含浸させた後、乾燥させる方法、(2)金属化合物と担体とを溶液中で混練し、乾燥させる方法、(3)金属化合物を含む溶液を担体表面に塗布し、乾燥させる方法、(4)金属化合物を含む溶液を担体に含浸させた後、乾燥させ、さらに焼成する方法、(5)金属化合物を含む溶液を担体に含浸させた後、溶液のpHを調整し、担体表面に金属を析出させる方法等が挙げられる。なお、(1)〜(3)の担持方法は、金属化合物そのものが担体に担持されることを特徴とする。その一方で、(4)や(5)の担持方法では焼成工程やpH調整工程を経るため、金属(金属元素)そのものが担体に担持されることを特徴とする。例えば、(4)の担持方法において、金属化合物として金属硝酸塩を用いた場合、硝酸イオンは熱分解により硝酸ガスとして揮発し、金属のみが担体に担持されることとなる。   Generally, as a method of supporting a metal or a metal compound on a carrier, (1) a method of impregnating the carrier with a solution containing the metal compound and then drying, (2) kneading the metal compound and the carrier in the solution (3) A method in which a solution containing a metal compound is applied to the surface of the carrier and drying, (4) a method in which the carrier is impregnated with a solution containing the metal compound, followed by drying and further firing. 5) After impregnating the support with a solution containing a metal compound, the pH of the solution is adjusted, and a metal is deposited on the support surface. The supporting methods (1) to (3) are characterized in that the metal compound itself is supported on a carrier. On the other hand, the supporting methods (4) and (5) are characterized in that the metal (metal element) itself is supported on the carrier because it undergoes a firing step and a pH adjustment step. For example, in the supporting method (4), when metal nitrate is used as the metal compound, nitrate ions are volatilized as nitric acid gas by thermal decomposition, and only the metal is supported on the carrier.

金属化合物が担持された担体からなる触媒(例えば、前記の(1)〜(3)の担持方法にて得られた触媒)は、金属そのものが担持された担体からなる触媒(例えば、前記の(4)及び(5)の担持方法にて得られた触媒)と比較して、触媒活性が高い傾向が見られる。この理由は明らかではないが、(1)〜(3)の担持方法では、金属化合物がその性質を保持したまま担体に担持されるのに対し、(4)及び(5)の担持方法では焼成工程やpH調整工程を経ることにより、金属化合物が変質してしまうことがその要因であると考察される。つまり、(4)及び(5)の担持方法では、金属化合物が本来有していた触媒活性が低下することや、金属化合物と非極性化合物との親和性が低下することで接触効率が低下し、その結果触媒活性が低下することが考えられる。また、(1)〜(3)の担持方法では金属化合物が担体上に分散して担持されるため、反応基質との接触効率が向上し、その結果、高い触媒活性を示すと推察される。   A catalyst comprising a carrier carrying a metal compound (for example, a catalyst obtained by the carrying method of (1) to (3) above) is a catalyst comprising a carrier carrying a metal itself (eg, the above ( Compared with the catalyst obtained by the loading method of 4) and (5)), the catalyst activity tends to be high. Although the reason for this is not clear, in the supporting methods (1) to (3), the metal compound is supported on the carrier while maintaining its properties, whereas in the supporting methods (4) and (5), the firing is performed. It is considered that the cause is that the metal compound is altered through the process and the pH adjustment process. That is, in the loading methods of (4) and (5), the catalytic activity inherently possessed by the metal compound is reduced, or the affinity between the metal compound and the nonpolar compound is reduced, thereby reducing the contact efficiency. As a result, it is considered that the catalytic activity is lowered. Further, in the loading methods (1) to (3), since the metal compound is dispersed and supported on the support, the contact efficiency with the reaction substrate is improved, and as a result, it is assumed that high catalytic activity is exhibited.

本発明の酸化反応用触媒(主触媒)は、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担体に担持されていないことを特徴とする。「担体に担持されていない」とは、「担体に実質的に担持されていない」ことを意味しており、例えば、担体に担持されるN−ヒドロキシイミド基含有化合物の含有量(金属原子換算)が、主触媒の総量(100重量%)に対して、0.001重量%以下であることを意味し、好ましくは0.0001重量%以下、より好ましくは0.00001重量%以下であり、さらに好ましくは0重量%である。   The oxidation reaction catalyst (main catalyst) of the present invention is characterized in that an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported on a carrier. “Not supported on a carrier” means “not substantially supported on a carrier”. For example, the content of an N-hydroxyimide group-containing compound supported on a carrier (in terms of metal atoms) ) Is 0.001% by weight or less, preferably 0.0001% by weight or less, more preferably 0.00001% by weight or less, based on the total amount (100% by weight) of the main catalyst. More preferably, it is 0% by weight.

なお、本発明におけるN−ヒドロキシイミド基含有化合物とは炭化水素から水素原子を引き抜いてアルキルラジカルを生成させる触媒として用いられるものであって、N−ヒドロキシイミド基を有する化合物を指す。N−ヒドロキシイミド基含有化合物としては、例えば、N−ヒドロキシフタルイミドやその誘導体が挙げられ、後述の「環状イミド骨格を有するイミド化合物」もその一種として挙げられる。   In addition, the N-hydroxyimide group containing compound in this invention is used as a catalyst which draws out a hydrogen atom from a hydrocarbon, and produces | generates an alkyl radical, Comprising: The compound which has an N-hydroxyimide group is pointed out. Examples of the N-hydroxyimide group-containing compound include N-hydroxyphthalimide and derivatives thereof, and “imide compound having a cyclic imide skeleton” described later is also included as one type thereof.

本発明の酸化反応用触媒における助触媒は、炭化水素を含む反応基質に配合された環状イミド骨格を有するイミド化合物であることを特徴とする。なお、反応基質、及び環状イミド骨格を有するイミド化合物については、後述の酸化物の製造方法の項にて説明する。   The cocatalyst in the oxidation reaction catalyst of the present invention is an imide compound having a cyclic imide skeleton mixed with a reaction substrate containing hydrocarbon. In addition, the reaction substrate and the imide compound having a cyclic imide skeleton will be described in the section of the oxide production method described later.

<酸化物の製造方法>
本発明の酸化物の製造方法は、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒の存在下、環状イミド骨格を有するイミド化合物(以下、単に「イミド化合物」と称することがある)を配合させた炭化水素を含む反応基質を酸化することを特徴とする。本発明の酸化物の製造方法における前記の触媒は、本発明の酸化反応用触媒における主触媒に用いられるものと同一のものであっても良い。また、本発明の酸化物の製造方法における前記のイミド化合物は、本発明の酸化反応用触媒における助触媒に用いられるものと同一のものであっても良い。
<Oxide production method>
In the method for producing an oxide of the present invention, at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support, and the presence of a catalyst on which an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported The reaction substrate is characterized in that a reaction substrate containing a hydrocarbon mixed with an imide compound having a cyclic imide skeleton (hereinafter sometimes simply referred to as “imide compound”) is oxidized. The catalyst used in the oxide production method of the present invention may be the same as that used for the main catalyst in the oxidation reaction catalyst of the present invention. Further, the imide compound in the oxide production method of the present invention may be the same as that used for the promoter in the oxidation reaction catalyst of the present invention.

なお、イミド化合物を配合させた反応基質は、スラリー状のものであっても良いし、イミド化合物が反応基質に溶解されているものであっても良く、触媒活性や取り扱いの観点からはイミド化合物が反応基質に溶解されているものが好ましい。   The reaction substrate mixed with the imide compound may be in a slurry state, or the imide compound may be dissolved in the reaction substrate. From the viewpoint of catalytic activity and handling, the imide compound Is preferably dissolved in the reaction substrate.

[反応基質]
反応基質としては、炭化水素を含む反応基質であれば特に限定されない。この様な反応基質としては、例えば、ガソリン基材が挙げられる。本発明の酸化物の製造方法において、反応基質としてガソリン基材を用いた場合は、高オクタン価ガソリン(以下、「本発明の高オクタン価ガソリン」と称することがある)を得ることができる。つまり、本発明の酸化反応用触媒はガソリン改質用触媒として用いられる。
[Reaction substrate]
The reaction substrate is not particularly limited as long as it is a reaction substrate containing a hydrocarbon. Examples of such a reaction substrate include a gasoline base material. In the method for producing an oxide of the present invention, when a gasoline base is used as a reaction substrate, a high octane gasoline (hereinafter sometimes referred to as “the high octane gasoline of the present invention”) can be obtained. That is, the oxidation reaction catalyst of the present invention is used as a gasoline reforming catalyst.

反応基質に含まれる炭化水素としては特に限定されないが、例えば、炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素、炭素数3〜10の脂環式炭化水素、及び炭素数6〜10の芳香族炭化水素からなる群より選択された少なくとも1種の炭化水素を含有することが好ましい。   Although it does not specifically limit as hydrocarbon contained in a reaction substrate, For example, C3-C10 linear or branched aliphatic hydrocarbon, C3-C10 alicyclic hydrocarbon, and C6-C6 It is preferable to contain at least one hydrocarbon selected from the group consisting of 10 to 10 aromatic hydrocarbons.

炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素としては、例えば、n−プロパン、n−ブタン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等の炭素数3〜10の直鎖状アルカン;2−メチルプロパン、2−メチルブタン、2,2−ジメチルプロパン、2−メチルペンタン、3−メチルペンタン、2,3−ジメチルブタン、2−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、3,4−ジメチルヘキサン、3−メチルオクタン、2,2,4−トリメチルペンタン等の炭素数3〜10の分岐鎖状アルカン;プロピレン、イソブチレン、1−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1,4−ヘキサジエン等の炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状のアルケン若しくはアルカジエンなどが挙げられる。   Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms include n-propane, n-butane, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, C3-C10 linear alkane such as n-decane; 2-methylpropane, 2-methylbutane, 2,2-dimethylpropane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,3-dimethylbutane, 2 -C3-C10 branched alkane such as methylhexane, 3-methylhexane, 3,4-dimethylhexane, 3-methyloctane, 2,2,4-trimethylpentane; propylene, isobutylene, 1-pentene, 3 to 10 carbon atoms such as 1-hexene, 2-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1,4-hexadiene Such as linear or branched alkenes or alkadienes and the like.

炭素数3〜10の脂環式炭化水素としては、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン等の炭素数3〜10のシクロアルカン;シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、シクロオクテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロドデカエン等の炭素数3〜10のシクロアルケン;シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン等の炭素数3〜10のシクロアルカジエンなどが挙げられる。   Examples of the alicyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms include cycloalkanes having 3 to 10 carbon atoms such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, and cyclodecane; cyclopropene, cyclobutene , Cycloalkene having 3 to 10 carbon atoms such as cyclopentene, cyclooctene, cyclohexene, cycloheptene and cyclododecaene; cyclohexane having 3 to 10 carbon atoms such as cyclopentadiene, 1,3-cyclohexadiene and 1,5-cyclooctadiene Examples include alkadienes.

炭素数6〜10の芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン、ナフタレン等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms include benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, ethylbenzene, naphthalene and the like.

反応基質における炭化水素の含有量は特に限定されないが、例えば、反応基質全量の20重量%以上となることが好ましく、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上、特に好ましくは80重量%以上である。   The hydrocarbon content in the reaction substrate is not particularly limited. For example, the hydrocarbon content is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, still more preferably 60% by weight or more, and particularly preferably 80% by weight. % By weight or more.

反応基質に炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素以外の炭化水素が含まれている場合、炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素の含有量は特に限定されないが、例えば、炭化水素全量の10〜99重量%となることが好ましく、より好ましくは30〜95重量%、さらに好ましくは50〜90重量%である。   When the reaction substrate contains a hydrocarbon other than a linear or branched aliphatic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms, it contains a linear or branched aliphatic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms Although the amount is not particularly limited, for example, it is preferably 10 to 99% by weight of the total amount of hydrocarbons, more preferably 30 to 95% by weight, and still more preferably 50 to 90% by weight.

反応基質に炭素数6〜10の芳香族炭化水素以外の炭化水素が含まれている場合、炭素数6〜10の芳香族炭化水素の含有量は特に限定されないが、例えば、前記炭化水素全量の1〜90重量%となることが好ましく、より好ましくは5〜70重量%、さらに好ましくは10〜50重量%である。   When the reaction substrate contains a hydrocarbon other than the aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, the content of the aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms is not particularly limited. It is preferably 1 to 90% by weight, more preferably 5 to 70% by weight, and still more preferably 10 to 50% by weight.

ガソリン基材とは、通常、原油を各種の精製処理を行って得られる石油留分であり、例えば、原油を常圧蒸留して得られる軽質ナフサや重質ナフサ、前記軽質ナフサや重質ナフサを脱硫処理して得られる脱硫軽質ナフサや脱硫重質ナフサ、接触分解法や水素化分解法で得られる分解ガソリン、前記分解ガソリンを蒸留分離して得られる軽質分解ガソリンや重質分解ガソリン、接触改質法で得られる改質ガソリン中のベンゼンを取り除いた留分(脱ベンゼン改質ガソリン)、オレフィンの重合により得られる重合ガソリン、イソブタンなどの炭化水素に低級オレフィンを付加して得られるアルキレート、直鎖の低級パラフィン系炭化水素の異性化によって得られるアイソメレート(異性化ガソリン)、脱N―パラフィン油、及びこれらの特定範囲の留分や芳香族炭化水素などが挙げられる。   The gasoline base is usually a petroleum fraction obtained by subjecting crude oil to various refining processes. For example, light naphtha or heavy naphtha obtained by atmospheric distillation of crude oil, the light naphtha or heavy naphtha. Desulfurized light naphtha and desulfurized heavy naphtha obtained by desulfurization treatment, cracked gasoline obtained by catalytic cracking and hydrocracking, light cracked gasoline and heavy cracked gasoline obtained by distillation separation of the cracked gasoline, contact Alkylates obtained by adding lower olefins to hydrocarbons such as fractions from which benzene has been removed from reformed gasoline obtained by the reforming method (debenzene reformed gasoline), polymerized gasoline obtained by olefin polymerization, and isobutane Isomerates obtained by isomerization of linear lower paraffinic hydrocarbons (isomerized gasoline), de-N-paraffin oils, and specific categories thereof. Such as fractions and aromatic hydrocarbons.

[高オクタン価ガソリン]
本発明の酸化物の製造方法では、例えば、ガソリン基材を酸化することにより、高オクタン価ガソリンを製造することができる。つまり、本発明の高オクタン価ガソリンは、ガソリン基材と、酸化反応により酸化されたガソリン基材とを含むことを特徴とする。
[High octane gasoline]
In the method for producing an oxide of the present invention, for example, high octane gasoline can be produced by oxidizing a gasoline base material. That is, the high octane gasoline of the present invention includes a gasoline base material and a gasoline base material oxidized by an oxidation reaction.

本発明の高オクタン価ガソリンが含有する成分としては、ガソリン基材(例えば、前記炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状脂肪族炭化水素、炭素数3〜10の脂環式炭化水素、炭素数6〜10の芳香族炭化水素)及びその酸化物が挙げられる。前記酸化物としては、例えば、炭素数3〜10のケトン、炭素数3〜10のアルデヒド、炭素数3〜10のアルコール、炭素数3〜10のカルボン酸、及びその他の含酸素炭化水素が挙げられる。本発明の高オクタン価ガソリンはこれらの成分の1種を単独で含んでいても良いし2種以上を含んでいても良い。   The components contained in the high octane gasoline of the present invention include gasoline base materials (for example, the above-mentioned linear or branched aliphatic hydrocarbons having 3 to 10 carbon atoms, alicyclic hydrocarbons having 3 to 10 carbon atoms, Aromatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms) and oxides thereof. Examples of the oxide include ketones having 3 to 10 carbon atoms, aldehydes having 3 to 10 carbon atoms, alcohols having 3 to 10 carbon atoms, carboxylic acids having 3 to 10 carbon atoms, and other oxygen-containing hydrocarbons. It is done. The high octane gasoline of the present invention may contain one of these components alone, or may contain two or more.

炭素数3〜10のケトンとしては、例えば、炭素数3〜10の直鎖状ケトン、炭素数3〜10の分岐鎖状ケトン、炭素数3〜10の脂環式ケトン、炭素数7〜10の芳香族ケトンが挙げられる。また、炭素数3〜10のケトン分子中のカルボニル基数は特に限定されないが、例えば、1〜6個であることが好ましく、1〜3個であることがより好ましい。本発明の高オクタン価ガソリンは、これらのケトンの1種を単独で含んでいても良いし2種以上を含んでいても良い。   Examples of the ketone having 3 to 10 carbon atoms include a linear ketone having 3 to 10 carbon atoms, a branched ketone having 3 to 10 carbon atoms, an alicyclic ketone having 3 to 10 carbon atoms, and 7 to 10 carbon atoms. Of the aromatic ketone. Moreover, although the number of carbonyl groups in a C3-C10 ketone molecule is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-6, and it is more preferable that it is 1-3. The high octane gasoline of the present invention may contain one of these ketones alone or two or more.

炭素数3〜10の直鎖状ケトンとしては、直鎖状炭化水素の少なくとも1つの炭素原子がカルボニル基に置換されたケトンであれば特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、ノナン−2−オンやそのカルボニル基の位置異性体等のカルボニル基を1つ有する炭素数3〜10の直鎖状ケトン;2,3−ヘプタンジオン、アセチルアセトン等のカルボニル基を2つ有する炭素数3〜10の直鎖状ケトン等が挙げられる。炭素数3〜10の分岐鎖状ケトンとしては、分岐鎖状炭化水素の少なくとも1つの炭素原子がカルボニル基に置換されたケトンであれば特に限定されないが、2,2−ジメチル−1−プロパノン、2,2,4−トリメチル−3−ペンタノン、2,5−ヘキサンジオン、2,3−ヘプタンジオンやそのカルボニル基の位置異性体(例えば、3−ヘプタノン)等が挙げられる。炭素数3〜10の脂環式ケトンとしては、脂環式炭化水素の少なくとも1つの炭素原子がカルボニル基に置換されたケトンであれば特に限定されないが、例えば、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノンやそのカルボニル基の位置異性体等が挙げられる。   The linear ketone having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as at least one carbon atom of the linear hydrocarbon is substituted with a carbonyl group. For example, acetone, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, C3-C10 linear having one carbonyl group such as 2-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-octanone, nonan-2-one and positional isomers of the carbonyl group Ketone; C3-C10 linear ketones having two carbonyl groups such as 2,3-heptanedione and acetylacetone. The branched chain ketone having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is a ketone in which at least one carbon atom of the branched chain hydrocarbon is substituted with a carbonyl group, but 2,2-dimethyl-1-propanone, Examples include 2,2,4-trimethyl-3-pentanone, 2,5-hexanedione, 2,3-heptanedione, and positional isomers of the carbonyl group (for example, 3-heptanone). The alicyclic ketone having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is a ketone in which at least one carbon atom of the alicyclic hydrocarbon is substituted with a carbonyl group. For example, cyclobutanone, cyclopentanone, cyclohexanone, Examples include cycloheptanone, cyclooctanone, and positional isomers of the carbonyl group.

なお、炭素数3〜10のケトンとしては、オクタン価の向上の観点から、アセトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、2,2,4−トリメチル−3−ペンタノンが好ましい。つまり、炭素数3〜10のケトンとしては、オクタン価の向上の観点から、炭素数3〜10の直鎖状ケトン、炭素数3〜10の分岐鎖状ケトンが好ましい。   In addition, as a C3-C10 ketone, acetone, 2-heptanone, 3-heptanone, and 2,2,4-trimethyl-3-pentanone are preferable from a viewpoint of an octane improvement. That is, as a C3-C10 ketone, a C3-C10 linear ketone and a C3-C10 branched ketone are preferable from a viewpoint of an octane improvement.

炭素数3〜10のアルデヒドとしては、例えば、炭素数3〜10の直鎖状アルデヒド、炭素数3〜10の分岐鎖状アルデヒド、炭素数7〜10の芳香族アルデヒドが挙げられる。なお、本発明の高オクタン価ガソリンは、これらのアルデヒドの1種を単独で含んでいても良いし2種以上を含んでいても良い。   Examples of the aldehyde having 3 to 10 carbon atoms include a linear aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, a branched aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, and an aromatic aldehyde having 7 to 10 carbon atoms. In addition, the high octane gasoline of the present invention may contain one of these aldehydes alone or two or more.

炭素数3〜10の直鎖状アルデヒドとしては、直鎖状炭化水素の末端の炭素原子がカルボニル基に置換されたアルデヒドであれば特に限定されないが、例えば、ブタナール、ペンタナール、ヘキサナール、ヘプタナール、オクタナール、ノナナール等が挙げられる。炭素数3〜10の分岐鎖状アルデヒドとしては、分岐状炭化水素の末端の炭素原子がカルボニル基に置換されたアルデヒドであれば特に限定されないが、例えば、2,2−ジメチル−1−プロパナール(ピバルアルデヒド)、2,4,4−トリメチル−2−ペンタナール等が挙げられる。芳香族アルデヒドとしては、芳香族炭化水素基を有する炭化水素の末端の炭素原子がカルボニル基に置換されたアルデヒドであれば特に限定されないが、例えば、ベンズアルデヒド等が挙げられる。   The straight-chain aldehyde having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as the carbon atom at the terminal of the straight-chain hydrocarbon is substituted with a carbonyl group. For example, butanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal And nonanal. The branched aldehyde having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as the terminal carbon atom of the branched hydrocarbon is substituted with a carbonyl group. For example, 2,2-dimethyl-1-propanal (Pivalaldehyde), 2,4,4-trimethyl-2-pentanal and the like. The aromatic aldehyde is not particularly limited as long as it is an aldehyde in which the carbon atom at the terminal of the hydrocarbon having an aromatic hydrocarbon group is substituted with a carbonyl group, and examples thereof include benzaldehyde.

なお、炭素数3〜10のアルデヒドとしては、オクタン価の向上の観点から、ヘプタナール、2,2−ジメチル−1−プロパナール、ベンズアルデヒドが好ましく、ベンズアルデヒドがより好ましい。つまり、炭素数3〜10のアルデヒドとしては、オクタン価の向上の観点から、炭素数3〜10の直鎖状アルデヒド、炭素数3〜10の分岐鎖状アルデヒド、炭素数7〜10の芳香族アルデヒドが好ましく、炭素数7〜10の芳香族アルデヒドがより好ましい。   In addition, as a C3-C10 aldehyde, a heptanal, a 2, 2- dimethyl- 1-propanal, and a benzaldehyde are preferable from a viewpoint of an octane improvement, and a benzaldehyde is more preferable. That is, as the aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, from the viewpoint of improving the octane number, a linear aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, a branched aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, and an aromatic aldehyde having 7 to 10 carbon atoms. Are preferred, and aromatic aldehydes having 7 to 10 carbon atoms are more preferred.

炭素数3〜10のアルコールとしては、例えば、炭素数3〜10の直鎖状又は分岐鎖状アルコール、炭素数3〜10の脂環式アルコール、炭素数6〜10の芳香族アルコールが挙げられる。なお、炭素数3〜10のアルコール分子中の水酸基の数は特に限定されないが、例えば、1〜6個であることが好ましく、1〜3個であることがより好ましい。なお、本発明の高オクタン価ガソリンは、これらのアルコールの1種を単独で含んでいても良いし2種以上を含んでいても良い。   Examples of the alcohol having 3 to 10 carbon atoms include linear or branched alcohol having 3 to 10 carbon atoms, alicyclic alcohol having 3 to 10 carbon atoms, and aromatic alcohol having 6 to 10 carbon atoms. . In addition, although the number of the hydroxyl groups in a C3-C10 alcohol molecule is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-6, and it is more preferable that it is 1-3. In addition, the high octane gasoline of the present invention may contain one of these alcohols alone or two or more.

炭素数3〜10の直鎖状アルコールとしては、直鎖状炭化水素の少なくとも1つの水素原子が水酸基に置換されたアルコールであれば特に限定されないが、例えば、1−プロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノールやその水酸基の位置異性体(例えば、2−プロパノール、2−ブタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、4−ヘプタノール、2−オクタノール、3−オクタノール)等の水酸基を1つ有する炭素数3〜10の直鎖状アルコール;1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール、1,8−オクタンジオールやその水酸基の位置異性体等の水酸基を2つ有する炭素数3〜10の直鎖状アルコール等が挙げられる。炭素数3〜10の分岐鎖状アルコールとしては、分岐鎖状炭化水素の少なくとも1つの水素原子が水酸基に置換したアルコールであれば特に限定されないが、例えば、イソブチルアルコール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、2,2,4−トリメチル−1−ペンタノール、2,2,4−トリメチル−2−ペンタノール、2,2,4−トリメチル−3−ペンタノールやその水酸基の位置異性体(例えばターシャリーブチルアルコール、2−エチルヘキサノール)等が挙げられる。炭素数3〜10の脂環式アルコールとしては、脂環式炭化水素の少なくとも1つの水素原子が水酸基に置換されたアルコールであれば特に限定されないが、例えば、シクロプロパノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロオクタノールやその水酸基の位置異性体等が挙げられる。炭素数6〜10の芳香族アルコールとしては、芳香族炭化水素の少なくとも1つの水素原子が水酸基に置換されたアルコールであれば特に限定されないが、例えば、フェノール、ベンジルアルコール、サリチルアルコールやその水酸基に関する位置異性体等が挙げられる。   The linear alcohol having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is an alcohol in which at least one hydrogen atom of the linear hydrocarbon is substituted with a hydroxyl group. For example, 1-propanol, 1-butanol, 1 -Pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol and positional isomers of hydroxyl groups thereof (for example, 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3-hexanol) , 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 2-octanol, 3-octanol), etc., a straight-chain alcohol having 3 to 10 carbon atoms; 1,2-propanediol, 1,3- Propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,2-pentanediol, 1 5-pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-heptanediol, 1,7-heptanediol, 1,2-octanediol, 1,8-octanediol and its hydroxyl group C3-C10 linear alcohol etc. which have two hydroxyl groups, such as a positional isomer, are mentioned. The branched chain alcohol having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is an alcohol in which at least one hydrogen atom of the branched chain hydrocarbon is substituted with a hydroxyl group. For example, isobutyl alcohol, 2,2-dimethyl-1 -Propanol, 2,2,4-trimethyl-1-pentanol, 2,2,4-trimethyl-2-pentanol, 2,2,4-trimethyl-3-pentanol and positional isomers of hydroxyl groups thereof (for example, Tertiary butyl alcohol, 2-ethylhexanol) and the like. The alicyclic alcohol having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is an alcohol in which at least one hydrogen atom of the alicyclic hydrocarbon is substituted with a hydroxyl group. For example, cyclopropanol, cyclobutanol, cyclopentanol , Cyclohexanol, cycloheptanol, cyclooctanol and the positional isomers of the hydroxyl group thereof. The aromatic alcohol having 6 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is an alcohol in which at least one hydrogen atom of an aromatic hydrocarbon is substituted with a hydroxyl group. For example, it relates to phenol, benzyl alcohol, salicyl alcohol and the hydroxyl group thereof. And positional isomers.

なお、炭素数3〜10のアルコールとしては、オクタン価の向上の観点から、1−ヘプタノール、2―ヘプタノール、3−ヘプタノール、4−ヘプタノール、1,2−ヘプタンジオール、1,7−ヘプタンジオール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、2,2,4−トリメチル−1−ペンタノール、2,2,4−トリメチル−2−ペンタノール、2,2,4−トリメチル−3−ペンタノール、ベンジルアルコールが好ましく、1−ヘプタノール、2―ヘプタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、2,4,4−トリメチル−2−ペンタノール、又はベンジルアルコールがより好ましく、2,2−ジメチル−1−プロパノール、2,4,4−トリメチル−2−ペンタノール、ベンジルアルコールがさらに好ましい。つまり、炭素数3〜10のアルコールとしては、オクタン価の向上の観点から、炭素数3〜10の直鎖状アルコール、炭素数3〜10の分岐鎖状アルコール、炭素数6〜10の芳香族アルコールが好ましく、炭素数3〜10の分岐鎖状アルコール、炭素数6〜10の芳香族アルコールがより好ましい。   In addition, as alcohols having 3 to 10 carbon atoms, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 1,2-heptanediol, 1,7-heptanediol, , 2-dimethyl-1-propanol, 2,2,4-trimethyl-1-pentanol, 2,2,4-trimethyl-2-pentanol, 2,2,4-trimethyl-3-pentanol, benzyl alcohol 1-heptanol, 2-heptanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 2,4,4-trimethyl-2-pentanol, or benzyl alcohol is more preferable, and 2,2-dimethyl-1-propanol 2,4,4-trimethyl-2-pentanol and benzyl alcohol are more preferable. That is, as alcohol having 3 to 10 carbon atoms, from the viewpoint of improving octane number, linear alcohol having 3 to 10 carbon atoms, branched alcohol having 3 to 10 carbon atoms, and aromatic alcohol having 6 to 10 carbon atoms. Are preferred, and branched alcohols having 3 to 10 carbon atoms and aromatic alcohols having 6 to 10 carbon atoms are more preferred.

炭素数3〜10のカルボン酸としては、例えば、炭素数3〜10の直鎖状カルボン酸、炭素数3〜10の分岐鎖状カルボン酸、炭素数7〜10の芳香族カルボン酸等が挙げられる。また、炭素数3〜10のカルボン酸分子中のカルボキシル基数は特に限定されないが、例えば、1〜4個であることが好ましく、1〜2個であることがより好ましい。なお、本発明の高オクタン価ガソリンは、これらのカルボン酸の1種を単独で含んでいても良いし2種以上を含んでいても良い。   Examples of the carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms include a linear carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms, a branched carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms, and an aromatic carboxylic acid having 7 to 10 carbon atoms. It is done. Moreover, although the number of carboxyl groups in a C3-C10 carboxylic acid molecule is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-4, and it is more preferable that it is 1-2. In addition, the high octane gasoline of the present invention may contain one of these carboxylic acids alone or two or more.

炭素数3〜10の直鎖状カルボン酸としては、直鎖状炭化水素の末端の炭素原子がカルボキシル基に置換されたカルボン酸であれば特に限定されないが、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸等の炭素数3〜10の直鎖状モノカルボン酸、ヘプタン二酸等の炭素数3〜10の直鎖状ジカルボン酸等が挙げられる。炭素数3〜10の分岐鎖状カルボン酸としては、分岐状炭化水素の末端の炭素原子がカルボキシル基に置換されたカルボン酸であれば特に限定されないが、例えば、2,2−ジメチル−1−プロパン酸(ピバル酸)、イソオクタン酸が挙げられる。芳香族カルボン酸としては、芳香族炭化水素基を有する炭化水素の末端の炭素原子がカルボキシル基に置換されたカルボン酸であれば特に限定されないが、例えば、安息香酸、フタル酸等が挙げられる。   The linear carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as it is a carboxylic acid in which the terminal carbon atom of the linear hydrocarbon is substituted with a carboxyl group. For example, butanoic acid, pentanoic acid, hexane Examples thereof include linear monocarboxylic acids having 3 to 10 carbon atoms such as acid, heptanoic acid and octanoic acid, and linear dicarboxylic acids having 3 to 10 carbon atoms such as heptanedioic acid. The branched chain carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms is not particularly limited as long as the terminal carbon atom of the branched hydrocarbon is substituted with a carboxyl group. For example, 2,2-dimethyl-1- Examples include propanoic acid (pivalic acid) and isooctanoic acid. The aromatic carboxylic acid is not particularly limited as long as it is a carboxylic acid in which the carbon atom at the terminal of the hydrocarbon having an aromatic hydrocarbon group is substituted with a carboxyl group, and examples thereof include benzoic acid and phthalic acid.

なお、炭素数3〜10のカルボン酸としては、オクタン価の向上の観点から、2,2−ジメチル−1−プロパン酸、ヘプタン酸、ヘプタン二酸、安息香酸が好ましく、安息香酸がさらに好ましい。つまり、炭素数3〜10のカルボン酸は、オクタン価の向上の観点から、炭素数3〜10の分岐鎖状カルボン酸、炭素数7〜10の芳香族カルボン酸が好ましく、炭素数7〜10の芳香族カルボン酸がより好ましい。   The carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms is preferably 2,2-dimethyl-1-propanoic acid, heptanoic acid, heptanedioic acid, or benzoic acid, and more preferably benzoic acid, from the viewpoint of improving the octane number. That is, the carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms is preferably a branched carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms or an aromatic carboxylic acid having 7 to 10 carbon atoms, from the viewpoint of improving the octane number, Aromatic carboxylic acids are more preferred.

上述の通り、本発明の高オクタン価ガソリンは、オクタン価の向上の観点から、酸化物として炭素数3〜10の直鎖状ケトン、炭素数3〜10の分岐鎖状ケトン、炭素数7〜10の芳香族アルデヒド、炭素数3〜10の分岐鎖状アルコール、炭素数6〜10の芳香族アルコール、及び炭素数7〜10の芳香族カルボン酸からなる群より選ばれた少なくとも1つの化合物を含むことが好ましい。なお、本発明の高オクタン価ガソリンにおける前記化合物の含有量(総量)は、0.1重量%以上(例えば、0.1〜50重量%)となることが好ましい。   As described above, the high-octane gasoline of the present invention is a straight-chain ketone having 3 to 10 carbon atoms, a branched chain ketone having 3 to 10 carbon atoms, or 7 to 10 carbon atoms as an oxide from the viewpoint of improving the octane number. Containing at least one compound selected from the group consisting of aromatic aldehydes, branched chain alcohols having 3 to 10 carbon atoms, aromatic alcohols having 6 to 10 carbon atoms, and aromatic carboxylic acids having 7 to 10 carbon atoms. Is preferred. In addition, it is preferable that content (total amount) of the said compound in the high octane gasoline of this invention will be 0.1 weight% or more (for example, 0.1 to 50 weight%).

本発明の高オクタン価ガソリンは、炭素数3〜10のアルコール、炭素数3〜10のケトン、炭素数3〜10のアルデヒド、及び炭素数3〜10のカルボン酸以外の含酸素炭化水素(その他の含酸素炭化水素)を含んでいても良い。なお、本発明において、「含酸素炭化水素」は、炭化水素を酸化して得られる化合物(例えば、アルコール、ケトン、アルデヒド、及びカルボン酸類等が挙げられる)を指す。その他の含酸素炭化水素としては、例えば炭素数11以上のアルコール、炭素数11以上のアルデヒド、炭素数11以上のカルボン酸、エーテル等が挙げられる。   The high octane gasoline of the present invention is an oxygen-containing hydrocarbon other than an alcohol having 3 to 10 carbon atoms, a ketone having 3 to 10 carbon atoms, an aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, and a carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms (other Oxygen-containing hydrocarbon). In the present invention, “oxygen-containing hydrocarbon” refers to a compound obtained by oxidizing a hydrocarbon (for example, alcohol, ketone, aldehyde, carboxylic acid, etc.). Examples of other oxygen-containing hydrocarbons include alcohols having 11 or more carbon atoms, aldehydes having 11 or more carbon atoms, carboxylic acids having 11 or more carbon atoms, and ethers.

本発明の高オクタン価ガソリンにおけるリサーチオクタン価は、93以上が好ましく、より好ましくは95以上、さらに好ましくは98以上である。   The research octane number in the high octane gasoline of the present invention is preferably 93 or more, more preferably 95 or more, and still more preferably 98 or more.

本発明の高オクタン価ガソリンは、構成成分である炭素数3〜10のアルコール、炭素数3〜10のケトン、炭素数3〜10のアルデヒド、炭素数3〜10のカルボン酸、及びその他の含酸素炭化水素(以下、「炭素数3〜10のアルコール等」と称することがある)が、ガソリン基材を酸化して得られるものであるため、燃料として用いた場合、SOxやNOxを排出しない上に、排ガス中のCO含有量が少ないため環境に悪影響を及ぼすことが無く、さらに燃費特性が向上する。   The high octane gasoline of the present invention is a constituent component of an alcohol having 3 to 10 carbon atoms, a ketone having 3 to 10 carbon atoms, an aldehyde having 3 to 10 carbon atoms, a carboxylic acid having 3 to 10 carbon atoms, and other oxygen-containing compounds. Since hydrocarbons (hereinafter sometimes referred to as “alcohols having 3 to 10 carbon atoms”) are obtained by oxidizing a gasoline base material, they do not emit SOx or NOx when used as fuel. In addition, since the CO content in the exhaust gas is small, the environment is not adversely affected, and the fuel consumption characteristics are further improved.

[環状イミド骨格を有するイミド化合物]
環状イミド骨格を有するイミド化合物としては、例えば、下記式(I)で表される構造を有する化合物が挙げられる。
[Imide compound having a cyclic imide skeleton]
Examples of the imide compound having a cyclic imide skeleton include compounds having a structure represented by the following formula (I).

Figure 2018130674
Figure 2018130674

式(I)において、nは0又は1を示す。Xは酸素原子又は−OR基(Rは水素原子又はヒドロキシル基の保護基を示す)を示す。窒素原子とXとの結合は単結合又は二重結合である。前記イミド化合物は、分子中に、式(I)で表される環状イミド骨格を複数個有していてもよい。また、前記イミド化合物は、前記Xが−OR基であり且つRがヒドロキシル基の保護基である場合、環状イミド骨格のうちRを除く部分(N−オキシ環状イミド骨格)が複数個、Rを介して結合していてもよい。   In the formula (I), n represents 0 or 1. X represents an oxygen atom or an —OR group (R represents a hydrogen atom or a hydroxyl-protecting group). The bond between the nitrogen atom and X is a single bond or a double bond. The imide compound may have a plurality of cyclic imide skeletons represented by the formula (I) in the molecule. In the imide compound, when X is an —OR group and R is a protecting group for a hydroxyl group, a portion of the cyclic imide skeleton excluding R (N-oxy cyclic imide skeleton) It may be bonded via.

式(I)中、Rで示されるヒドロキシル基の保護基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル、t−ブチル基等のC1-4アルキル基等)、アルケニル基(例えば、アリル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基等)、アリール基(例えば、2,4−ジニトロフェニル基等)、アラルキル基(例えば、ベンジル、2,6−ジクロロベンジル、3−ブロモベンジル、2−ニトロベンジル、トリフェニルメチル基等);置換メチル基(例えば、メトキシメチル、メチルチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチル、2,2,2−トリクロロエトキシメチル、ビス(2−クロロエトキシ)メチル、2−(トリメチルシリル)エトキシメチル基等)、置換エチル基(例えば、1−エトキシエチル、1−メチル−1−メトキシエチル、1−イソプロポキシエチル、2,2,2−トリクロロエチル、2−メトキシエチル基等)、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基、1−ヒドロキシアルキル基(例えば、1−ヒドロキシエチル、1−ヒドロキシヘキシル、1−ヒドロキシデシル、1−ヒドロキシヘキサデシル、1−ヒドロキシ−1−フェニルメチル基等)のヒドロキシル基とアセタール又はヘミアセタール基を形成可能な基等;アシル基(例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル、ヘキサノイル、ヘプタノイル、オクタノイル、ノナノイル、デカノイル、ラウロイル、ミリストイル、パルミトイル、ステアロイル基等のC1-20脂肪族アシル基等の脂肪族飽和又は不飽和アシル基;アセトアセチル基;シクロペンタンカルボニル、シクロヘキサンカルボニル基等のシクロアルカンカルボニル基等の脂環式アシル基;ベンゾイル、ナフトイル基等の芳香族アシル基等);スルホニル基(メタンスルホニル、エタンスルホニル、トリフルオロメタンスルホニル、ベンゼンスルホニル、p−トルエンスルホニル、ナフタレンスルホニル基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル基等のC1-4アルコキシ−カルボニル基等)、アラルキルオキシカルボニル基(例えば、ベンジルオキシカルボニル基、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基等)、置換又は無置換カルバモイル基(例えば、カルバモイル、メチルカルバモイル、フェニルカルバモイル基等)、無機酸(硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸等)からOH基を除した基、ジアルキルホスフィノチオイル基(例えば、ジメチルホスフィノチオイル基等)、ジアリールホスフィノチオイル基(例えば、ジフェニルホスフィノチオイル基等)、置換シリル基(例えば、トリメチルシリル、t−ブチルジメチルシリル、トリベンジルシリル、トリフェニルシリル基等)が挙げられる。 In the formula (I), examples of the protecting group for the hydroxyl group represented by R include an alkyl group (for example, a C 1-4 alkyl group such as methyl and t-butyl group), an alkenyl group (for example, an allyl group, etc.). ), Cycloalkyl group (for example, cyclohexyl group, etc.), aryl group (for example, 2,4-dinitrophenyl group, etc.), aralkyl group (for example, benzyl, 2,6-dichlorobenzyl, 3-bromobenzyl, 2-nitro) Substituted methyl group (for example, methoxymethyl, methylthiomethyl, benzyloxymethyl, t-butoxymethyl, 2-methoxyethoxymethyl, 2,2,2-trichloroethoxymethyl, bis (2- Chloroethoxy) methyl, 2- (trimethylsilyl) ethoxymethyl group, etc.), substituted ethyl groups (for example, 1-ethoxy Ethyl, 1-methyl-1-methoxyethyl, 1-isopropoxyethyl, 2,2,2-trichloroethyl, 2-methoxyethyl group, etc.), tetrahydropyranyl group, tetrahydrofuranyl group, 1-hydroxyalkyl group (for example, 1-hydroxyethyl, 1-hydroxyhexyl, 1-hydroxydecyl, 1-hydroxyhexadecyl, 1-hydroxy-1-phenylmethyl group, etc.), a group capable of forming an acetal or hemiacetal group, etc .; acyl A group (for example, a C 1-20 aliphatic acyl group such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl, hexanoyl, heptanoyl, octanoyl, nonanoyl, decanoyl, lauroyl, myristoyl, palmitoyl, stearoyl group, etc. Saturated or Saturated acyl group; acetoacetyl group; alicyclic acyl group such as cycloalkanecarbonyl group such as cyclopentanecarbonyl and cyclohexanecarbonyl group; aromatic acyl group such as benzoyl and naphthoyl group; sulfonyl group (methanesulfonyl, ethanesulfonyl) , Trifluoromethanesulfonyl, benzenesulfonyl, p-toluenesulfonyl, naphthalenesulfonyl group, etc.), alkoxycarbonyl groups (for example, C 1-4 alkoxy-carbonyl groups such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl groups, etc.), aralkyl Oxycarbonyl groups (for example, benzyloxycarbonyl group, p-methoxybenzyloxycarbonyl group, etc.), substituted or unsubstituted carbamoyl groups (for example, carbamoyl, methylcarbamoyl, phenylcarba Yl group), inorganic acid (sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, etc.), OH group removed, dialkylphosphinothioyl group (for example, dimethylphosphinothioyl group, etc.), diarylphosphinothioyl Groups (for example, diphenylphosphinothioyl group) and substituted silyl groups (for example, trimethylsilyl, t-butyldimethylsilyl, tribenzylsilyl, triphenylsilyl groups, etc.).

また、Xが−OR基である場合において、環状イミド骨格のうちRを除く部分(N−オキシ環状イミド骨格)が複数個、Rを介して結合する場合のRとしては、例えば、オキサリル、マロニル、スクシニル、グルタリル、アジポイル、フタロイル、イソフタロイル、テレフタロイル基等のポリカルボン酸アシル基;カルボニル基;メチレン、エチリデン、イソプロピリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、ベンジリデン基等の多価の炭化水素基(特に、2つのヒドロキシル基とアセタール結合を形成する基)等が挙げられる。   In the case where X is an —OR group, R in the case where a plurality of portions (N-oxycyclic imide skeleton) excluding R are bonded via R in the cyclic imide skeleton includes, for example, oxalyl, malonyl Polycarboxylic acid acyl groups such as succinyl, glutaryl, adipoyl, phthaloyl, isophthaloyl, terephthaloyl groups; carbonyl groups; polyvalent hydrocarbon groups such as methylene, ethylidene, isopropylidene, cyclopentylidene, cyclohexylidene, benzylidene groups ( In particular, a group that forms an acetal bond with two hydroxyl groups).

好ましいRには、例えば、水素原子;ヒドロキシル基とアセタール又はヘミアセタール基を形成可能な基;カルボン酸、スルホン酸、炭酸、カルバミン酸、硫酸、リン酸、ホウ酸等の酸からOH基を除した基(アシル基、スルホニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基等)の加水分解により脱離可能な加水分解性保護基等が含まれる。   Preferable R includes, for example, a hydrogen atom; a group capable of forming an acetal or hemiacetal group with a hydroxyl group; an OH group is removed from an acid such as carboxylic acid, sulfonic acid, carbonic acid, carbamic acid, sulfuric acid, phosphoric acid or boric acid. And hydrolyzable protecting groups that can be removed by hydrolysis of the above groups (acyl group, sulfonyl group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, etc.).

式(I)において、nは0又は1を示す。すなわち、式(I)は、nが0の場合は5員の環状イミド骨格を表し、nが1の場合は6員の環状イミド骨格を表す。   In the formula (I), n represents 0 or 1. That is, Formula (I) represents a 5-membered cyclic imide skeleton when n is 0, and represents a 6-membered cyclic imide skeleton when n is 1.

前記イミド化合物の代表的な例として、下記式(1)で表されるイミド化合物が挙げられる。   A typical example of the imide compound is an imide compound represented by the following formula (1).

Figure 2018130674
Figure 2018130674

式(1)中、nは0又は1を示す。Xは酸素原子又は−OR基(Rは水素原子又はヒドロキシル基の保護基を示す)を示す。R1、R2、R3、R4、R5、及びR6は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基又はアシルオキシ基を示す。R1、R2、R3、R4、R5、及びR6のうち少なくとも2つが互いに結合して二重結合を形成してもよく、環状イミド骨格を構成する炭素原子と共に環を形成してもよい。前記R1、R2、R3、R4、R5、若しくはR6、又はR1、R2、R3、R4、R5、及びR6のうち少なくとも2つが互いに結合して形成された二重結合、又は環状イミド骨格を構成する炭素原子と共に形成した環には、上記式(1)中に示される環状イミド基がさらに1又は2個以上形成されていてもよい。 In the formula (1), n represents 0 or 1. X represents an oxygen atom or an —OR group (R represents a hydrogen atom or a hydroxyl-protecting group). R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, A substituted oxycarbonyl group, an acyl group or an acyloxy group is shown. At least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 may be bonded to each other to form a double bond, and form a ring with the carbon atoms constituting the cyclic imide skeleton. May be. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , or R 6 , or at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are bonded together. In the ring formed together with the carbon atom constituting the double bond or the cyclic imide skeleton, one or more cyclic imide groups represented by the above formula (1) may be further formed.

式(1)で表されるイミド化合物の置換基R1、R2、R3、R4、R5、及びR6におけるハロゲン原子には、ヨウ素、臭素、塩素、及びフッ素原子が含まれる。アルキル基には、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、ヘキシル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル基等の炭素数1〜30程度(特に、炭素数1〜20程度)の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が含まれる。 The halogen atoms in the substituents R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 of the imide compound represented by the formula (1) include iodine, bromine, chlorine, and fluorine atoms. Examples of the alkyl group include about 1 to 30 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, hexyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, and hexadecyl groups (particularly, carbon number). About 1 to 20) linear or branched alkyl group.

アリール基には、例えば、フェニル、ナフチル基等が含まれ、シクロアルキル基には、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル基等が含まれる。アルコキシ基には、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、t−ブトキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシ、デシルオキシ、ドデシルオキシ、テトラデシルオキシ、オクタデシルオキシ基等の炭素数1〜30程度(特に、炭素数1〜20程度)のアルコキシ基が含まれる。   Examples of the aryl group include phenyl and naphthyl groups, and examples of the cycloalkyl group include cyclopentyl and cyclohexyl groups. The alkoxy group includes, for example, about 1 to 30 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, isopropoxy, butoxy, t-butoxy, hexyloxy, octyloxy, decyloxy, dodecyloxy, tetradecyloxy, octadecyloxy groups (particularly carbon An alkoxy group of about 1 to 20).

置換オキシカルボニル基には、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル、デシルオキシカルボニル、ヘキサデシルオキシカルボニル基等のC1-30アルコキシ−カルボニル基(特に、C1-20アルコキシ−カルボニル基);シクロペンチルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル基等のシクロアルキルオキシカルボニル基(特に、3〜20員シクロアルキルオキシカルボニル基);フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基(特に、C6-20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等のアラルキルオキシカルボニル基(特に、C7-21アラルキルオキシ−カルボニル基)等が挙げられる。 Examples of the substituted oxycarbonyl group include C 1-30 alkoxy-carbonyl groups such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl, hexyloxycarbonyl, decyloxycarbonyl, hexadecyloxycarbonyl group and the like. (Especially C 1-20 alkoxy-carbonyl group); cycloalkyloxycarbonyl group such as cyclopentyloxycarbonyl, cyclohexyloxycarbonyl group (especially 3-20 membered cycloalkyloxycarbonyl group); phenyloxycarbonyl, naphthyloxycarbonyl group aryloxycarbonyl group such as (in particular, C 6-20 aryloxy - carbonyl group); aralkyloxycarbonyl group such as benzyloxycarbonyl group (particularly, C 7-21 Ararukiruo Sheet - carbonyl group).

アシル基には、例えば、ホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレリル、ピバロイル、ヘキサノイル、オクタノイル、デカノイル、ラウロイル、ミリストイル、パルミトイル、ステアロイル基等のC1-30脂肪族アシル基(特に、C1-20脂肪族アシル基)等の脂肪族飽和又は不飽和アシル基;アセトアセチル基;シクロペンタンカルボニル、シクロヘキサンカルボニル基等のシクロアルカンカルボニル基等の脂環式アシル基;ベンゾイル、ナフトイル基等の芳香族アシル基等が含まれる。 Acyl groups include, for example, C 1-30 aliphatic acyl groups such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, pivaloyl, hexanoyl, octanoyl, decanoyl, lauroyl, myristoyl, palmitoyl, stearoyl groups (especially C 1 Aliphatic saturated or unsaturated acyl groups such as -20 aliphatic acyl groups; acetoacetyl groups; alicyclic acyl groups such as cycloalkanecarbonyl groups such as cyclopentanecarbonyl and cyclohexanecarbonyl groups; aromatics such as benzoyl and naphthoyl groups Group acyl group and the like.

アシルオキシ基には、例えば、ホルミルオキシ、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、イソブチリルオキシ、バレリルオキシ、ピバロイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、オクタノイルオキシ、デカノイルオキシ、ラウロイルオキシ、ミリストイルオキシ、パルミトイルオキシ、ステアロイルオキシ基等のC1-30脂肪族アシルオキシ基(特に、C1-20脂肪族アシルオキシ基)等の脂肪族飽和又は不飽和アシルオキシ基;アセトアセチルオキシ基;シクロペンタンカルボニルオキシ、シクロヘキサンカルボニルオキシ基等のシクロアルカンカルボニルオキシ基等の脂環式アシルオキシ基;ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ基等の芳香族アシルオキシ基等が含まれる。 Acyloxy groups include, for example, formyloxy, acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, isobutyryloxy, valeryloxy, pivaloyloxy, hexanoyloxy, octanoyloxy, decanoyloxy, lauroyloxy, myristoyloxy, palmitoyloxy, stearoyloxy An aliphatic saturated or unsaturated acyloxy group such as a C 1-30 aliphatic acyloxy group (particularly a C 1-20 aliphatic acyloxy group); an acetoacetyloxy group; a cyclopentanecarbonyloxy group, a cyclohexanecarbonyloxy group, etc. Examples include alicyclic acyloxy groups such as cycloalkanecarbonyloxy group; aromatic acyloxy groups such as benzoyloxy and naphthoyloxy groups.

前記置換基R1、R2、R3、R4、R5、及びR6のうち少なくとも2つが互いに結合して、環状イミド骨格を構成する炭素原子と共に形成してもよい環としては、例えば5〜12員環(特に好ましくは6〜10員環)である。前記環には、炭化水素環、複素環、及び縮合複素環が含まれる。このような環の具体例としては、非芳香族性脂環式環(シクロヘキサン環等の置換基を有していてもよいシクロアルカン環、シクロヘキセン環等の置換基を有していてもよいシクロアルケン環等)、非芳香族性橋かけ環(5−ノルボルネン環等の置換基を有していてもよい橋かけ式炭化水素環等)、置換基を有していてもよい芳香族環(縮合環を含む)(ベンゼン環、ナフタレン環等)を挙げることができる。前記環が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 Examples of the ring that may be formed together with the carbon atoms constituting the cyclic imide skeleton by bonding at least two of the substituents R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 to each other, for example, A 5- to 12-membered ring (particularly preferably a 6- to 10-membered ring). The ring includes a hydrocarbon ring, a heterocyclic ring, and a condensed heterocyclic ring. Specific examples of such a ring include a non-aromatic alicyclic ring (a cycloalkane ring which may have a substituent such as a cyclohexane ring, a cyclohexane which may have a substituent such as a cyclohexene ring). Alkene ring, etc.), non-aromatic bridged ring (bridged hydrocarbon ring optionally having substituent such as 5-norbornene ring), aromatic ring optionally having substituent ( (Including a condensed ring) (benzene ring, naphthalene ring, etc.). Examples of the substituent that the ring may have include, for example, an alkyl group, a haloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, a substituted oxycarbonyl group, an acyl group, an acyloxy group, a nitro group, a cyano group, and an amino group. And halogen atoms.

前記R1、R2、R3、R4、R5、若しくはR6、又はR1、R2、R3、R4、R5、及びR6のうち少なくとも2つが互いに結合して形成された二重結合、又は環状イミド骨格を構成する炭素原子と共に形成した環には、上記式(1)中に示される環状イミド基がさらに1又は2個以上形成されていてもよく、例えば、R1、R2、R3、R4、R5、若しくはR6が炭素数2以上のアルキル基である場合、このアルキル基を構成する隣接する2つの炭素原子を含んで前記環状イミド基が形成されていてもよい。また、R1、R2、R3、R4、R5、及びR6のうち少なくとも2つが互いに結合して二重結合を形成する場合、該二重結合を含んで前記環状イミド基が形成されていてもよい。さらに、R1、R2、R3、R4、R5、及びR6のうち少なくとも2つが互いに結合して、環状イミド骨格を構成する炭素原子と共に環を形成する場合、該環を構成する隣接する2つの炭素原子を含んで前記環状イミド基が形成されていてもよい。 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , or R 6 , or at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are bonded together. In the ring formed together with the carbon atoms constituting the double bond or the cyclic imide skeleton, one or more cyclic imide groups represented by the above formula (1) may be further formed, for example, R When 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , or R 6 is an alkyl group having 2 or more carbon atoms, the cyclic imide group is formed including two adjacent carbon atoms constituting the alkyl group. May be. Further, when at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are bonded to each other to form a double bond, the cyclic imide group is formed including the double bond. May be. Further, when at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are bonded to each other to form a ring with the carbon atoms constituting the cyclic imide skeleton, the ring is formed. The cyclic imide group may be formed including two adjacent carbon atoms.

好ましいイミド化合物には、下記式(1a)〜(1i)で表される化合物が含まれる。式中、R11〜R16は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基、又はアシルオキシ基を示す。R17〜R26は、同一又は異なって、水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、又はハロゲン原子を示す。R17〜R26は、隣接する基同士が結合して、式(1c)、(1d)、(1e)、(1f)、(1h)、又は(1i)中に示される5員又は6員の環状イミド骨格を形成していてもよい。Aはメチレン基又は酸素原子を示す。Xは前記に同じ。 Preferred imide compounds include compounds represented by the following formulas (1a) to (1i). In the formula, R 11 to R 16 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, a substituted oxycarbonyl group, an acyl group, or an acyloxy group. Indicates a group. R 17 to R 26 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group, a haloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, a substituted oxycarbonyl group, an acyl group, an acyloxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, Or a halogen atom is shown. R 17 to R 26 are groups in which adjacent groups are bonded to each other to form a 5-membered or 6-membered member represented by the formula (1c), (1d), (1e), (1f), (1h), or (1i) The cyclic imide skeleton may be formed. A represents a methylene group or an oxygen atom. X is the same as above.

Figure 2018130674
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置換基R11〜R16におけるハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基としては、前記R1〜R6における対応する基と同様のものが例示される。 Halogen atom in the substituents R 11 to R 16, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, substituted oxycarbonyl group, an acyl group, the acyloxy group, in the R 1 to R 6 Examples corresponding to the corresponding groups are exemplified.

置換基R17〜R26において、アルキル基には、前記例示のアルキル基と同様のアルキル基(好ましくは炭素数1〜20程度のアルキル基、より好ましくは炭素数1〜6程度のアルキル基、特に好ましくは炭素数1〜4の低級アルキル基)が例示され、ハロアルキル基には、トリフルオロメチル基等の炭素数1〜20程度(好ましくは炭素数1〜4程度)のハロアルキル基、アルコキシ基には、前記と同様のアルコキシ基(特に炭素数1〜4程度の低級アルコキシ基)、置換オキシカルボニル基には、前記と同様の置換オキシカルボニル基(アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基等)が例示される。また、アシル基としては前記と同様のアシル基(脂肪族飽和又は不飽和アシル基、アセトアセチル基、脂環式アシル基、芳香族アシル基等)が例示され、アシルオキシ基としては前記と同様のアシルオキシ基(脂肪族飽和又は不飽和アシルオキシ基、アセトアセチルオキシ基、脂環式アシルオキシ基、芳香族アシルオキシ基等)が例示される。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素原子が例示される。置換基R17〜R26としては、特に、水素原子、炭素数1〜20程度(好ましくは炭素数1〜4程度)の低級アルキル基、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基、ニトロ基、ハロゲン原子が好ましい。 In the substituents R 17 to R 26 , the alkyl group includes an alkyl group similar to the above exemplified alkyl group (preferably an alkyl group having about 1 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having about 1 to 6 carbon atoms, Particularly preferably, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is exemplified, and examples of the haloalkyl group include a haloalkyl group having about 1 to 20 carbon atoms (preferably about 1 to 4 carbon atoms) such as a trifluoromethyl group, and an alkoxy group. Are the same alkoxy groups as above (particularly lower alkoxy groups having about 1 to 4 carbon atoms), and the substituted oxycarbonyl group is the same as the above substituted oxycarbonyl group (alkoxycarbonyl group, cycloalkyloxycarbonyl group, aryl). An oxycarbonyl group, an aralkyloxycarbonyl group, etc.). Examples of the acyl group include the same acyl groups as described above (aliphatic saturated or unsaturated acyl group, acetoacetyl group, alicyclic acyl group, aromatic acyl group, etc.), and the acyloxy group is the same as described above. Examples include acyloxy groups (aliphatic saturated or unsaturated acyloxy groups, acetoacetyloxy groups, alicyclic acyloxy groups, aromatic acyloxy groups, etc.). Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine and bromine atoms. As the substituents R 17 to R 26 , in particular, a hydrogen atom, a lower alkyl group having about 1 to 20 carbon atoms (preferably about 1 to 4 carbon atoms), a carboxyl group, a substituted oxycarbonyl group, a nitro group, and a halogen atom are included. preferable.

好ましいイミド化合物のうち5員の環状イミド骨格を有する化合物の代表的な例として、N−ヒドロキシコハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α−メチルコハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α,α−ジメチルコハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α,β−ジメチルコハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α,α,β,β−テトラメチルコハク酸イミド、N−ヒドロキシマレイン酸イミド、N−ヒドロキシヘキサヒドロフタルイミド、N,N’−ジヒドロキシシクロヘキサンテトラカルボン酸ジイミド、N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシテトラブロモフタルイミド、N−ヒドロキシテトラクロロフタルイミド、N−ヒドロキシヘット酸イミド、N−ヒドロキシハイミック酸イミド、N−ヒドロキシトリメリット酸イミド、N,N’−ジヒドロキシピロメリット酸ジイミド、N,N’−ジヒドロキシナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、α,β−ジアセトキシ−N−ヒドロキシコハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α,β−ビス(プロピオニルオキシ)コハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α,β−ビス(バレリルオキシ)コハク酸イミド、N−ヒドロキシ−α,β−ビス(ラウロイルオキシ)コハク酸イミド、α,β−ビス(ベンゾイルオキシ)−N−ヒドロキシコハク酸イミド、N−ヒドロキシ−4−メトキシカルボニルフタルイミド、4−エトキシカルボニル−N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシ−4−ペンチルオキシカルボニルフタルイミド、4−ドデシルオキシ−N−ヒドロキシカルボニルフタルイミド、N−ヒドロキシ−4−フェノキシカルボニルフタルイミド、N−ヒドロキシ−4,5−ビス(メトキシカルボニル)フタルイミド、4,5−ビス(エトキシカルボニル)−N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシ−4,5−ビス(ペンチルオキシカルボニル)フタルイミド、4,5−ビス(ドデシルオキシカルボニル)−N−ヒドロキシフタルイミド、N−ヒドロキシ−4,5−ビス(フェノキシカルボニル)フタルイミド等の式(1)におけるXが−OR基で且つRが水素原子である化合物;これらの化合物に対応する、Rがアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基である化合物;N−メトキシメチルオキシフタルイミド、N−(2−メトキシエトキシメチルオキシ)フタルイミド、N−テトラヒドロピラニルオキシフタルイミド等の式(1)におけるXが−OR基で且つRがヒドロキシル基とアセタール又はヘミアセタール結合を形成可能な基である化合物;N−メタンスルホニルオキシフタルイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)フタルイミド等の式(1)におけるXが−OR基で且つRがスルホニル基である化合物;N−ヒドロキシフタルイミドの硫酸エステル、硝酸エステル、リン酸エステル又はホウ酸エステル等の式(1)におけるXが−OR基で且つRが無機酸からOH基を除した基である化合物等が挙げられる。   Typical examples of compounds having a 5-membered cyclic imide skeleton among preferred imide compounds include N-hydroxysuccinimide, N-hydroxy-α-methylsuccinimide, N-hydroxy-α, α-dimethylsuccinimide. N-hydroxy-α, β-dimethylsuccinimide, N-hydroxy-α, α, β, β-tetramethylsuccinimide, N-hydroxymaleimide, N-hydroxyhexahydrophthalimide, N, N ′ -Dihydroxycyclohexanetetracarboxylic acid diimide, N-hydroxyphthalimide, N-hydroxytetrabromophthalimide, N-hydroxytetrachlorophthalimide, N-hydroxyhetic acid imide, N-hydroxyheimic acid imide, N-hydroxytrimellitic acid imide, N, N'-dihydroxy Romellitic acid diimide, N, N′-dihydroxynaphthalenetetracarboxylic acid diimide, α, β-diacetoxy-N-hydroxysuccinimide, N-hydroxy-α, β-bis (propionyloxy) succinimide, N-hydroxy- α, β-bis (valeryloxy) succinimide, N-hydroxy-α, β-bis (lauroyloxy) succinimide, α, β-bis (benzoyloxy) -N-hydroxysuccinimide, N-hydroxy- 4-methoxycarbonylphthalimide, 4-ethoxycarbonyl-N-hydroxyphthalimide, N-hydroxy-4-pentyloxycarbonylphthalimide, 4-dodecyloxy-N-hydroxycarbonylphthalimide, N-hydroxy-4-phenoxycarbonylphthalimide, N- Hydro Xy-4,5-bis (methoxycarbonyl) phthalimide, 4,5-bis (ethoxycarbonyl) -N-hydroxyphthalimide, N-hydroxy-4,5-bis (pentyloxycarbonyl) phthalimide, 4,5-bis ( Dodecyloxycarbonyl) -N-hydroxyphthalimide, N-hydroxy-4,5-bis (phenoxycarbonyl) phthalimide and the like, wherein X is an —OR group and R is a hydrogen atom; Corresponding compounds wherein R is an acyl group such as an acetyl group, propionyl group, benzoyl group; formulas such as N-methoxymethyloxyphthalimide, N- (2-methoxyethoxymethyloxy) phthalimide, N-tetrahydropyranyloxyphthalimide X in (1) is an —OR group and R is a hydroxy group. A compound capable of forming an acetal or hemiacetal bond with an alkyl group; X in formula (1) such as N-methanesulfonyloxyphthalimide, N- (p-toluenesulfonyloxy) phthalimide and the like is an -OR group and R is A compound which is a sulfonyl group; in formula (1) such as N-hydroxyphthalimide sulfate, nitrate, phosphate or borate, X is an —OR group and R is a group obtained by removing an OH group from an inorganic acid. A certain compound etc. are mentioned.

好ましいイミド化合物のうち6員の環状イミド骨格を有する化合物の代表的な例として、N−ヒドロキシグルタルイミド、N−ヒドロキシ−α,α−ジメチルグルタルイミド、N−ヒドロキシ−β,β−ジメチルグルタルイミド、N−ヒドロキシ−1,8−デカリンジカルボン酸イミド、N,N’−ジヒドロキシ−1,8;4,5−デカリンテトラカルボン酸ジイミド、N−ヒドロキシ−1,8−ナフタレンジカルボン酸イミド(N−ヒドロキシナフタルイミド)、N,N’−ジヒドロキシ−1,8;4,5−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド等の式(1)におけるXが−OR基で且つRが水素原子である化合物;これらの化合物に対応する、Rがアセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基である化合物;N−メトキシメチルオキシ−1,8−ナフタレンジカルボン酸イミド、N,N’−ビス(メトキシメチルオキシ)−1,8;4,5−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド等の式(1)におけるXが−OR基で且つRがヒドロキシル基とアセタール又はヘミアセタール結合を形成可能な基である化合物;N−メタンスルホニルオキシ−1,8−ナフタレンジカルボン酸イミド、N,N’−ビス(メタンスルホニルオキシ)−1,8;4,5−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド等の式(1)におけるXが−OR基で且つRがスルホニル基である化合物;N−ヒドロキシ−1,8−ナフタレンジカルボン酸イミド又はN,N’−ジヒドロキシ−1,8;4,5−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドの硫酸エステル、硝酸エステル、リン酸エステル又はホウ酸エステル等の式(1)におけるXが−OR基で且つRが無機酸からOH基を除した基である化合物等が挙げられる。   Typical examples of compounds having a 6-membered cyclic imide skeleton among preferred imide compounds include N-hydroxyglutarimide, N-hydroxy-α, α-dimethylglutarimide, N-hydroxy-β, β-dimethylglutarimide. N-hydroxy-1,8-decalin dicarboxylic acid imide, N, N′-dihydroxy-1,8; 4,5-decalin tetracarboxylic acid diimide, N-hydroxy-1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide (N— Hydroxy naphthalimide), N, N′-dihydroxy-1,8; compounds such as 4,5-naphthalenetetracarboxylic acid diimide wherein X is an —OR group and R is a hydrogen atom; Wherein R is an acyl group such as an acetyl group, a propionyl group, or a benzoyl group; N-methoxymethyl X in the formula (1) such as oxy-1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide, N, N′-bis (methoxymethyloxy) -1,8; 4,5-naphthalenetetracarboxylic acid diimide is an —OR group; A compound in which R is a group capable of forming an acetal or hemiacetal bond with a hydroxyl group; N-methanesulfonyloxy-1,8-naphthalenedicarboxylic imide, N, N′-bis (methanesulfonyloxy) -1,8; A compound in which X in formula (1) such as 4,5-naphthalenetetracarboxylic acid diimide is —OR group and R is sulfonyl group; N-hydroxy-1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide or N, N′-dihydroxy -1,8; 4,5-naphthalene tetracarboxylic acid diimide sulfate ester, nitrate ester, phosphate ester or boric acid ester Examples include compounds in which X in Formula (1) such as stealth is an —OR group and R is a group obtained by removing an OH group from an inorganic acid.

前記イミド化合物のうち、Xが−OR基で且つRが水素原子である化合物(N−ヒドロキシイミド化合物)は、慣用のイミド化反応、例えば、対応する酸無水物とヒドロキシルアミンとを反応させ、酸無水物基の開環及び閉環を経てイミド化する方法により製造することができる。また、前記イミド化合物のうち、Xが−OR基で且つRがヒドロキシル基の保護基である化合物は、対応するRが水素原子である化合物(N−ヒドロキシイミド化合物)に、慣用の保護基導入反応を利用して、所望の保護基を導入することにより製造することができる。例えば、N−アセトキシフタルイミドは、N−ヒドロキシフタルイミドに無水酢酸を反応させることや、塩基の存在下でアセチルハライドを反応させることにより製造することができる。   Among the imide compounds, a compound in which X is an —OR group and R is a hydrogen atom (N-hydroxyimide compound) is a conventional imidization reaction, for example, reacting a corresponding acid anhydride with hydroxylamine, It can be produced by a method of imidizing via ring opening and ring closing of an acid anhydride group. Of the imide compounds, a compound in which X is an —OR group and R is a hydroxyl protecting group is introduced into a compound (N-hydroxyimide compound) in which the corresponding R is a hydrogen atom (N-hydroxyimide compound). It can manufacture by introduce | transducing a desired protecting group using reaction. For example, N-acetoxyphthalimide can be produced by reacting N-hydroxyphthalimide with acetic anhydride or reacting acetyl halide in the presence of a base.

特に好ましいイミド化合物は、脂肪族多価カルボン酸無水物又は芳香族多価カルボン酸無水物から誘導されるN−ヒドロキシイミド化合物(例えば、N−ヒドロキシコハク酸イミド(SP値:33.5[(MPa)1/2])、N−ヒドロキシフタルイミド(SP値:33.4[(MPa)1/2])、N,N’−ジヒドロキシピロメリット酸ジイミド、N−ヒドロキシグルタルイミド、N−ヒドロキシ−1,8−ナフタレンジカルボン酸イミド、N,N’−ジヒドロキシ−1,8;4,5−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド等)、及び前記N−ヒドロキシイミド化合物のヒドロキシル基に保護基を導入することにより得られる化合物等が含まれる。 A particularly preferred imide compound is an N-hydroxyimide compound derived from an aliphatic polyvalent carboxylic anhydride or an aromatic polycarboxylic anhydride (for example, N-hydroxysuccinimide (SP value: 33.5 [( MPa) 1/2 ]), N-hydroxyphthalimide (SP value: 33.4 [(MPa) 1/2 ]), N, N′-dihydroxypyromellitic diimide, N-hydroxyglutarimide, N-hydroxy- 1,8-naphthalenedicarboxylic acid imide, N, N′-dihydroxy-1,8; 4,5-naphthalenetetracarboxylic acid diimide, etc.), and by introducing a protecting group into the hydroxyl group of the N-hydroxyimide compound The resulting compound is included.

イミド化合物は、1種を単独で又は2種以上組み合わせて使用でき、反応基質に配合させる方法は特に限定されない。イミド化合物としては、例えば、商品名「N−ヒドロキシフタルイミド」(和光純薬工業(株)製)、商品名「N−ヒドロキシコハク酸イミド」(和光純薬工業(株)製)等の市販品を好適に使用することができる。   An imide compound can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types, The method of mix | blending with a reaction substrate is not specifically limited. Examples of the imide compound include commercially available products such as trade name “N-hydroxyphthalimide” (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and trade name “N-hydroxysuccinimide” (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). Can be preferably used.

イミド化合物の使用量(反応基質に対する濃度)は、反応基質100重量部に対して、例えば0.001〜5.0重量部、好ましくは0.001〜2.5重量部である。イミド化合物を上記範囲で使用することにより、優れた反応速度で酸化反応を進行させることができる。   The amount of the imide compound used (concentration with respect to the reaction substrate) is, for example, 0.001 to 5.0 parts by weight, preferably 0.001 to 2.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the reaction substrate. By using the imide compound within the above range, the oxidation reaction can proceed at an excellent reaction rate.

[その他の酸化反応条件]
本発明の酸化物の製造方法では、酸化反応を液相で行ってもよく、気相行ってもよいが、反応効率の観点からは液相で行うことが好ましい。つまり、本発明の酸化物の製造方法では、液相において反応基質が酸化されることが好ましい。
[Other oxidation reaction conditions]
In the oxide production method of the present invention, the oxidation reaction may be carried out in the liquid phase or in the gas phase, but it is preferably carried out in the liquid phase from the viewpoint of reaction efficiency. That is, in the oxide production method of the present invention, the reaction substrate is preferably oxidized in the liquid phase.

本発明の酸化物の製造方法において用いる酸化剤としての酸素は、純粋な酸素を用いてもよく、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガスで希釈した酸素や、常圧又は加圧(1〜100気圧)の空気を使用してもよい。酸素の使用量は特に限定されないが、例えば、反応基質1モルに対して1モル以上である。   Oxygen as the oxidant used in the method for producing an oxide of the present invention may be pure oxygen, oxygen diluted with an inert gas such as nitrogen, helium, argon, carbon dioxide, or normal pressure or pressurization. (1 to 100 atmospheres) of air may be used. Although the usage-amount of oxygen is not specifically limited, For example, it is 1 mol or more with respect to 1 mol of reaction substrates.

本発明の酸化物の製造方法では溶媒を使用してもよいが、溶媒を使用しないことが好ましい。溶媒を(実質的に)使用しない場合は、反応基質や酸化物と溶媒を分離する必要がないことから、製造プロセスの煩雑さを解消することができる。   In the method for producing an oxide of the present invention, a solvent may be used, but it is preferable not to use a solvent. When the solvent is not used (substantially), it is not necessary to separate the reaction substrate and oxide from the solvent, so that the complexity of the manufacturing process can be eliminated.

本発明の酸化物の製造方法において、仕込み量における反応基質の割合は特に限定されないが、例えば、70重量%以上程度となることが好ましく、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、特に好ましくは99重量%以上である。また、仕込み量における炭化水素の割合は特に限定されないが、例えば、70重量%以上程度となることが好ましく、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、特に好ましくは99重量%以上である。なお、仕込み量とは、酸化反応に使用する、反応基質等(例えば、反応基質、イミド化合物、及び溶媒等)の総量を意味する。具体的には、例えば、回分式反応器の場合は、酸化反応前に反応器に仕込む反応基質等の総量を意味し、連続式反応器の場合は、酸化反応器に反応基質等を供給する際の反応基質等の総量を意味する。   In the method for producing an oxide of the present invention, the ratio of the reaction substrate in the charged amount is not particularly limited, but is preferably about 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and still more preferably 90% by weight. Above, particularly preferably 99% by weight or more. Further, the proportion of the hydrocarbon in the charged amount is not particularly limited, but is preferably about 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, further preferably 90% by weight or more, and particularly preferably 99% by weight. That's it. The charged amount means the total amount of reaction substrate and the like (for example, reaction substrate, imide compound, solvent, etc.) used for the oxidation reaction. Specifically, for example, in the case of a batch reactor, it means the total amount of reaction substrates and the like charged into the reactor before the oxidation reaction, and in the case of a continuous reactor, the reaction substrates and the like are supplied to the oxidation reactor. This means the total amount of reaction substrate.

前記溶媒としては、酸化反応に使用される公知乃至慣用の溶媒を使用することができ、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ニトロベンゼン、ニトロメタン、ニトロエタン等のニトロ化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。なお、前記反応基質やその酸化物に該当する溶媒は含まれないことが好ましい。また、反応基質に比べて酸化しにくい溶媒であることが望ましい。   As the solvent, known or conventional solvents used in oxidation reactions can be used, for example, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, and benzonitrile; amides such as formamide, acetamide, dimethylformamide, and dimethylacetamide. Halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane, dichloroethane, carbon tetrachloride, chlorobenzene, trifluoromethylbenzene; nitro compounds such as nitrobenzene, nitromethane, nitroethane; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; and mixed solvents thereof Etc. In addition, it is preferable that the solvent applicable to the said reaction substrate and its oxide is not contained. Moreover, it is desirable that the solvent is less oxidizable than the reaction substrate.

本発明の酸化物の製造方法における触媒の使用量(2種以上を使用する場合はその総量;金属原子換算)は特に限定されないが、反応基質全量に対して、例えば0.001〜1重量%が好ましく、0.01〜0.5重量%がより好ましい。   The amount of catalyst used in the method for producing an oxide of the present invention (total amount when two or more are used; metal atom conversion) is not particularly limited, but is, for example, 0.001 to 1% by weight with respect to the total amount of the reaction substrate. Is preferable, and 0.01 to 0.5 weight% is more preferable.

酸化反応における反応時間は、反応温度及び圧力に応じて適宜調整することができ、例えば0.05〜20時間程度である。   The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately adjusted according to the reaction temperature and pressure, and is, for example, about 0.05 to 20 hours.

本発明の酸化物の製造方法において、酸化反応における反応温度は、反応基質の種類や目的生成物の種類等に応じて適宜選択することができ、例えば、120℃以下(例えば、20〜120℃)、好ましくは30〜110℃、より好ましくは40〜100℃、さらに好ましくは50〜90℃である。また、酸化反応は常圧又は加圧下で行うことができ、例えば、10MPa以下(例えば、0.1〜10MPa程度)、好ましくは0.1〜5MPa、特に好ましくは0.1〜1MPaである。   In the method for producing an oxide of the present invention, the reaction temperature in the oxidation reaction can be appropriately selected according to the type of reaction substrate, the type of target product, and the like, for example, 120 ° C. or less (for example, 20 to 120 ° C.). ), Preferably 30 to 110 ° C, more preferably 40 to 100 ° C, still more preferably 50 to 90 ° C. Moreover, an oxidation reaction can be performed under a normal pressure or pressurization, for example, 10 MPa or less (for example, about 0.1-10 MPa), Preferably it is 0.1-5 MPa, Most preferably, it is 0.1-1 MPa.

なお、後述のフローリアクターの温度コントロールは、例えば、フローリアクターを多重管構造として、内管若しくは外管に熱媒又は冷媒を通す方法や、フローリアクターを熱媒浴又は冷媒浴中に浸漬する方法等により行うことが可能である。   In addition, the temperature control of the flow reactor described later is, for example, a method in which the flow reactor has a multi-tube structure, a heat medium or a refrigerant is passed through the inner tube or the outer tube, and a method in which the flow reactor is immersed in a heat medium bath or a refrigerant bath. Or the like.

酸化反応は、回分式、連続式等の慣用の方法により行うことができる。この場合、回分式反応器、連続式反応器等を用いて行うことができる。なお、連続式反応器としてフローリアクターを用いる場合は、フローリアクターにイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質を流通させることにより酸化反応を行うことが好ましい。つまり、炭化水素を含む反応基質に対し、特定量のイミド化合物を溶解させることで調製した溶液を、フローリアクターを用いることで酸化することが好ましい。   The oxidation reaction can be performed by a conventional method such as a batch method or a continuous method. In this case, the reaction can be performed using a batch reactor, a continuous reactor, or the like. In addition, when using a flow reactor as a continuous reactor, it is preferable to perform an oxidation reaction by distribute | circulating the reaction substrate containing the hydrocarbon which dissolved the imide compound in the flow reactor. That is, it is preferable to oxidize a solution prepared by dissolving a specific amount of an imide compound with respect to a reaction substrate containing hydrocarbon by using a flow reactor.

酸化反応終了後、未反応の反応基質や酸化物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。   After completion of the oxidation reaction, unreacted reaction substrates and oxides can be separated and purified by separation means such as filtration, concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, column chromatography, or a combination of these. .

<フローリアクター>
本発明のフローリアクターは、担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒を用いたフローリアクターであり、例えば、その内壁に前記の触媒が固定されたフローリアクターや、その内部に前記の触媒が充填されたフローリアクターが挙げられる。なお、その内壁に前記の触媒が固定されており、さらにその内部に前記の触媒が充填されたフローリアクターであっても良い。フローリアクターの形状は特に限定されず、例えば、カラム状、キャピラリー状、チューブ状、マイクロリアクター状のフローリアクター等が挙げられる。なお、本発明のフローリアクターにおける前記の触媒は、本発明の酸化反応用触媒における主触媒に用いられるものと同一のものであっても良い。
<Flow reactor>
The flow reactor of the present invention is a flow reactor using a catalyst on which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported, and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported. For example, a flow reactor in which the catalyst is fixed on the inner wall thereof, or a flow reactor in which the catalyst is filled in the inside thereof may be mentioned. In addition, the said reactor may be fixed to the inner wall, and the flow reactor by which the said catalyst was further filled into the inside may be sufficient. The shape of the flow reactor is not particularly limited, and examples thereof include a column shape, a capillary shape, a tube shape, and a microreactor type flow reactor. The catalyst in the flow reactor of the present invention may be the same as that used for the main catalyst in the oxidation reaction catalyst of the present invention.

前記内壁に触媒が固定されたフローリアクターとしては、例えば、内壁の一部または全部が触媒で構成されているフローリアクターや、内壁が触媒を含む樹脂で構成されているフローリアクター等が挙げられる。この場合、少なくとも触媒の一部が気液混合物(反応気質を含有する液体と、酸素とを含む気体の混合物)と接触する必要がある。つまり、フローリアクターの内壁は、その一部が樹脂コーティング、グラスライニング等が施されていてもよいが、反応効率の観点からは施されていないことが好ましい。なお、フローリアクター内壁への触媒の固定は、該分野における公知乃至周知の方法で行うことができる。   Examples of the flow reactor in which the catalyst is fixed to the inner wall include a flow reactor in which part or all of the inner wall is made of a catalyst, and a flow reactor in which the inner wall is made of a resin containing the catalyst. In this case, at least a part of the catalyst needs to come into contact with the gas-liquid mixture (a gas mixture containing a reaction gas-containing liquid and oxygen). That is, a part of the inner wall of the flow reactor may be subjected to resin coating, glass lining, etc., but it is preferably not applied from the viewpoint of reaction efficiency. The catalyst can be fixed to the inner wall of the flow reactor by a known or well-known method in this field.

前記内部に触媒が充填されたフローリアクターとしては、例えば、粒子状の触媒をフローリアクター内部に充填させたものが挙げられる。粒子状の触媒の粒子径は特に限定されないが、10〜10000μmが好ましく、より好ましくは20〜10000μm程度である。なお、フローリアクター内部への触媒の充填は、該分野における公知乃至周知の方法で行うことができる。   Examples of the flow reactor in which the inside is filled with a catalyst include those in which a particulate catalyst is filled in the inside of the flow reactor. Although the particle diameter of a particulate catalyst is not specifically limited, 10-10000 micrometers is preferable, More preferably, it is about 20-10000 micrometers. The catalyst can be filled into the flow reactor by a known or well-known method in this field.

前記フローリアクターの材質としては、反応に用いる気体や液体に対して不活性で溶解しないものであれば特に限定されず、例えば、樹脂[テフロン(登録商標)、ダイフロンなどのフッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂など]、無機酸化物(シリカ等)、ガラス、金属(チタン;ステンレス等の合金など)などを使用できる。フローリアクターを金属製等とする場合、気液混合物と接触する部位に、樹脂コーティング、グラスライニングが施されていてもよい。   The material of the flow reactor is not particularly limited as long as it is inert and does not dissolve in the gas or liquid used in the reaction. For example, resin [fluorine resin such as Teflon (registered trademark), Daiflon, polyester, etc. Resins, polyolefin resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, polyamide resins, polyimide resins, etc.], inorganic oxides (silica, etc.), glass, metals (titanium, alloys such as stainless steel, etc.) can be used. When the flow reactor is made of metal or the like, a resin coating or glass lining may be applied to a portion that comes into contact with the gas-liquid mixture.

前記フローリアクターの内径は、例えば、100mm以下(例えば、0.3〜20mm)が好ましい。フローリアクターの長さは、反応速度等に応じて適宜選択できるが、例えば100mm〜20mが好ましいである。フローリアクターの内径を上記範囲とすることにより、効率よく反応基質を酸化させることができる。   The inner diameter of the flow reactor is preferably 100 mm or less (for example, 0.3 to 20 mm), for example. Although the length of a flow reactor can be suitably selected according to reaction rate etc., 100 mm-20 m are preferable, for example. By setting the inner diameter of the flow reactor in the above range, the reaction substrate can be oxidized efficiently.

<酸化反応用装置>
本発明の酸化反応用装置は、本発明のフローリアクターと、反応基質−イミド化合物混合液流路を備えていれば特に限定されないが、反応基質を含有する液体が導入される液体導入流路と、酸素を含む気体が導入される気体導入流路と、前記液体導入流路から導入された液体と前記気体導入流路から導入された気体とを混合する気液混合部と、前記フローリアクターとを備えていてもよい。なお、反応基質−イミド化合物混合液流路とは、環状イミド骨格を有するイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質が流通する流路を意味する。また、環状イミド骨格を有するイミド化合物は、後述のイミド化合物導入流路により反応基質に供給されても良いし、予め反応基質に溶解されていても良い。
<Oxidation reaction equipment>
The apparatus for oxidation reaction of the present invention is not particularly limited as long as it includes the flow reactor of the present invention and a reaction substrate-imide compound mixed liquid channel, and a liquid introduction channel into which a liquid containing a reaction substrate is introduced, A gas introduction channel into which a gas containing oxygen is introduced, a gas-liquid mixing unit that mixes the liquid introduced from the liquid introduction channel and the gas introduced from the gas introduction channel, and the flow reactor; May be provided. In addition, the reaction substrate-imide compound mixed solution channel means a channel through which a reaction substrate containing a hydrocarbon in which an imide compound having a cyclic imide skeleton is dissolved flows. In addition, the imide compound having a cyclic imide skeleton may be supplied to the reaction substrate through an imide compound introduction channel described later, or may be dissolved in the reaction substrate in advance.

図1は、本発明の酸化反応用装置の一例を示す概略フロー図である。なお、本発明は図1に記載される酸化反応用フローリアクターに限定されるものではない。以下に図1について説明する。   FIG. 1 is a schematic flow diagram showing an example of the oxidation reaction apparatus of the present invention. The present invention is not limited to the oxidation reaction flow reactor shown in FIG. 1 will be described below.

図1では、反応基質としての炭化水素が、反応基質等供給流路1を通じて気液混合部(気液混合器)3に供給される。前記炭化水素は、必要に応じて、溶媒に溶解した溶液の形態で供給してもよい。一方、酸素又は酸素含有ガス(例えば、空気等)が、気体導入流路2を通じて気液混合部3に供給される。酸素を含むガスに窒素等の不活性ガスを混入した後、気液混合部3に供給してもよい。   In FIG. 1, hydrocarbon as a reaction substrate is supplied to a gas-liquid mixing unit (gas-liquid mixer) 3 through a supply channel 1 for a reaction substrate. If necessary, the hydrocarbon may be supplied in the form of a solution dissolved in a solvent. On the other hand, oxygen or an oxygen-containing gas (for example, air) is supplied to the gas-liquid mixing unit 3 through the gas introduction channel 2. After mixing an inert gas such as nitrogen into a gas containing oxygen, the gas may be supplied to the gas-liquid mixing unit 3.

気液混合部(気液混合器)3としては、前記気体と液体とが混合され気液混合液を生成できる構造を有していれば特に限定されないが、例えば、気体と液体との混合効率及び気泡の液中での分散性等の観点から、マイクロバブル発生装置を用いることができる。マイクロバブルとは、発生時の気泡直径が50μm以下(一般に10〜40μm)の気泡を言う。マイクロバブル発生装置は、大きく加圧溶解方式と二相流旋回方式の2つのタイプに分けられるが、本発明では何れの方式のマイクロバブル発生装置も使用できる。また、市販のマイクロバブル発生装置(マイクロバブル発生器)を用いることができる。   The gas-liquid mixing unit (gas-liquid mixer) 3 is not particularly limited as long as it has a structure capable of generating the gas-liquid mixed liquid by mixing the gas and the liquid. For example, the mixing efficiency of the gas and the liquid From the viewpoint of dispersibility of bubbles in the liquid, a microbubble generator can be used. A microbubble refers to a bubble having a bubble diameter of 50 μm or less (generally 10 to 40 μm). Microbubble generators can be broadly divided into two types, a pressure dissolution method and a two-phase flow swirl method, but any type of microbubble generator can be used in the present invention. Moreover, a commercially available microbubble generator (microbubble generator) can be used.

気液混合器(気液混合部3)の材質としては、反応に用いる気体や液体に対して不活性で溶解しないものであれば特に限定されず、例えば、樹脂[テフロン(登録商標)、ダイフロン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂など]、ガラス、金属(チタン;ステンレス等の合金など)などを使用できる。気液混合器の材質を金属等とする場合には、気液混合物と接触する部位に、樹脂コーティング、グラスライニングがされていてもよい。   The material of the gas-liquid mixer (gas-liquid mixing unit 3) is not particularly limited as long as it is inert and does not dissolve in the gas or liquid used in the reaction. For example, resin [Teflon (registered trademark), Daiflon , Fluorine resins such as polyvinylidene fluoride, polyester resins, polyolefin resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, polyamide resins, polyimide resins, etc.], glass, metals (titanium; alloys such as stainless steel), etc. Can be used. When the gas-liquid mixer is made of metal or the like, a resin coating or a glass lining may be applied to a portion that comes into contact with the gas-liquid mixture.

気液混合部3に供給された酸素を含む気体と反応基質としての炭化水素を含む液体は、気液混合器内で気液混合液となって排出され、気液混合物流路4を経てフローリアクター5内を流通する。フローリアクター5において、反応基質は酸化され、対応する酸化物が生成する。   The gas containing oxygen and the liquid containing hydrocarbon as a reaction substrate supplied to the gas-liquid mixing unit 3 are discharged as a gas-liquid mixed solution in the gas-liquid mixer, and flow through the gas-liquid mixture channel 4. It circulates in the reactor 5. In the flow reactor 5, the reaction substrate is oxidized to produce a corresponding oxide.

フローリアクター5から排出された反応混合物は反応混合物流路6を通って気液分離器7に導入され、気体と液体とに分離される。フローリアクター5は、直接、気液分離器7に接続されていてもよい。分離された気体は排ガスライン10よりエンジンルームに排出される。なお、分離された気体の少なくとも一部は、必要に応じて気体循環流路9を通じて、気体導入流路2に戻すことにより、反応系にリサイクルされる。一方、気液分離器7で分離された液体の少なくとも一部は、例えばポンプを用い、液体循環流路8を通じて、液体導入流路12より反応系にリサイクルできる。また、気液分離器7で分離された液体は、液体回収流路13より回収できる。なお、イミド化合物導入流路11は、前記フローリアクター5の上流側、好ましくは気液混合部3又はそれより上流部に設けてもよい。この場合、液体導入流路12、又は気液混合物流路4と液体導入流路12とが反応基質−イミド化合物混合液流路となる。また、環状イミド骨格を有するイミド化合物が予め反応基質に溶解されている場合は、反応基質等供給流路1も反応基質−イミド化合物混合液流路となる。   The reaction mixture discharged from the flow reactor 5 is introduced into the gas-liquid separator 7 through the reaction mixture channel 6 and separated into gas and liquid. The flow reactor 5 may be directly connected to the gas-liquid separator 7. The separated gas is discharged from the exhaust gas line 10 into the engine room. Note that at least a part of the separated gas is recycled to the reaction system by returning to the gas introduction channel 2 through the gas circulation channel 9 as necessary. On the other hand, at least a part of the liquid separated by the gas-liquid separator 7 can be recycled to the reaction system from the liquid introduction flow path 12 through the liquid circulation flow path 8 using, for example, a pump. Further, the liquid separated by the gas-liquid separator 7 can be recovered from the liquid recovery flow path 13. The imide compound introduction channel 11 may be provided on the upstream side of the flow reactor 5, preferably on the gas-liquid mixing unit 3 or on the upstream side thereof. In this case, the liquid introduction flow path 12 or the gas-liquid mixture flow path 4 and the liquid introduction flow path 12 become a reaction substrate-imide compound mixed liquid flow path. When an imide compound having a cyclic imide skeleton is previously dissolved in the reaction substrate, the reaction substrate supply channel 1 is also a reaction substrate-imide compound mixed solution channel.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited by these Examples.

[実施例1(酢酸コバルト(II)担持シリカ触媒の調製)]
0.6gの酢酸コバルト(II)を、17.3gの水に溶解させて水溶液とした。この水溶液を、10.1gのシリカに加えて良く混合し、室温で12時間、静置した。この混合物を120℃の真空乾燥器で12時間乾燥させて、目的物である酢酸コバルト(II)担持シリカ触媒を12.0g得た。得られた触媒のコバルト含有量は1.7%であった。
[Example 1 (Preparation of cobalt (II) acetate supported silica catalyst)]
0.6 g of cobalt (II) acetate was dissolved in 17.3 g of water to obtain an aqueous solution. This aqueous solution was added to 10.1 g of silica, mixed well, and allowed to stand at room temperature for 12 hours. This mixture was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain 12.0 g of the target product, cobalt (II) acetate-supported silica catalyst. The resulting catalyst had a cobalt content of 1.7%.

[実施例2(ステアリン酸コバルト(II)担持シリカ触媒の調製)]
2.1gのステアリン酸コバルト(II)を、100mlのトルエンに加え、攪拌しながら90℃に加熱して完全に溶解させた。ここに10.0gのシリカゲルを加え、90℃に保ったまま5時間攪拌した。この混合物から、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、さらに、得られた粉体を120℃の真空乾燥器で12時間乾燥させて、目的物であるステアリン酸コバルト(II)担持触媒を12.2g得た。得られた触媒のコバルト含有量は1.7%であった。
[Example 2 (Preparation of cobalt (II) stearate supported silica catalyst)]
2.1 g of cobalt (II) stearate was added to 100 ml of toluene and heated to 90 ° C. with stirring to completely dissolve. 10.0 g of silica gel was added thereto and stirred for 5 hours while maintaining the temperature at 90 ° C. From this mixture, the solvent was distilled off using a rotary evaporator, and the obtained powder was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain the target cobalt (II) stearate supported catalyst. 0.2 g was obtained. The resulting catalyst had a cobalt content of 1.7%.

[実施例3(ナフテン酸コバルト(II)担持シリカ触媒の調製)
2.5gのナフテン酸コバルト(II)を、100mlのトルエンに加え、攪拌しながら90℃に加熱して完全に溶解させた。ここに10.0gのシリカゲルを加え、90℃に保ったまま5時間攪拌した。この混合物から、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、さらに、得られた粉体を120℃の真空乾燥器で12時間乾燥させて、目的物であるナフテン酸コバルト(II)担持触媒を12.7g得た。得られた触媒のコバルト含有量は1.9%であった。
[Example 3 (Preparation of cobalt naphthenate (II) -supported silica catalyst)]
2.5 g of cobalt (II) naphthenate was added to 100 ml of toluene and heated to 90 ° C. with stirring to completely dissolve. 10.0 g of silica gel was added thereto and stirred for 5 hours while maintaining the temperature at 90 ° C. From this mixture, the solvent was distilled off using a rotary evaporator, and the obtained powder was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain the target cobalt (II) naphthenate-supported catalyst. 0.7 g was obtained. The resulting catalyst had a cobalt content of 1.9%.

[実施例4(安息香酸コバルト(II)担持シリカ触媒の調製)]
1.2gの安息香酸コバルト(II)を、100mlのメタノールに加え、室温で完全に溶解させた。ここに10.0gのシリカゲルを加えて室温で12時間放置した。この混合物から、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、さらに、得られた粉体を120℃の真空乾燥器で12時間乾燥させて、目的物であるステアリン酸コバルト(II)担持シリカ触媒を11.2g得た。得られた触媒のコバルト含有量は2.1%であった。
[Example 4 (Preparation of cobalt benzoate (II) -supported silica catalyst)]
1.2 g of cobalt (II) benzoate was added to 100 ml of methanol and completely dissolved at room temperature. 10.0 g of silica gel was added thereto and left at room temperature for 12 hours. From this mixture, the solvent was distilled off using a rotary evaporator, and the obtained powder was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain the target cobalt (II) stearate supported silica catalyst. 11.2 g was obtained. The cobalt content of the obtained catalyst was 2.1%.

[実施例5(コバルト(アセチルアセトナート)担持シリカ触媒の調製)
1.1gのコバルト(アセチルアセトナート)(II)を、75mlのアセトンに加え、攪拌しながら40℃に加熱して完全に溶解させた。ここに10.0gのシリカゲルを加え、40℃に保ったまま5時間攪拌した。この混合物から、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を留去し、さらに、得られた粉体を100℃の真空乾燥器で12時間乾燥させて、目的物であるコバルト(アセチルアセトナート)(II)担持シリカ触媒を11.3g得た。得られた触媒のコバルト含有量は1.9%であった。
Example 5 (Preparation of cobalt (acetylacetonate) supported silica catalyst)
1.1 g cobalt (acetylacetonate) (II) was added to 75 ml acetone and heated to 40 ° C. with stirring to completely dissolve. 10.0 g of silica gel was added thereto and stirred for 5 hours while maintaining the temperature at 40 ° C. From this mixture, the solvent was distilled off using a rotary evaporator, and the obtained powder was dried in a vacuum dryer at 100 ° C. for 12 hours to carry the target product, cobalt (acetylacetonate) (II). 11.3 g of silica catalyst was obtained. The resulting catalyst had a cobalt content of 1.9%.

[比較例1(コバルト担持硫酸化ジルコニア触媒の調製)]
1000mlビーカーに、55.0gの酸化ジルコニウムと、825mlの硫酸(0.5mol/L)を加え、室温で30分間攪拌した。スラリーを濾過して得られた固体を、真空乾燥器を用いて100℃で5時間乾燥させた後、窒素気流下、500℃で3時間焼成し、硫酸化ジルコニアを得た。得られた50.0gの硫酸化ジルコニアに、5.0gの硝酸コバルト六水和物を70mlの水に溶解させた水溶液を加え、室温で3時間混合した。エバポレーターを用いて100℃で蒸発乾固させた後、真空乾燥器を用いて120℃で一晩乾燥させた。得られた固体を窒素気流下、400℃で5時間焼成し、コバルト担持硫酸化ジルコニアを51.0g得た。得られた触媒のコバルト含有率は2.0重量%であった。
[Comparative Example 1 (Preparation of cobalt-supported sulfated zirconia catalyst)]
To a 1000 ml beaker, 55.0 g of zirconium oxide and 825 ml of sulfuric acid (0.5 mol / L) were added and stirred at room temperature for 30 minutes. The solid obtained by filtering the slurry was dried at 100 ° C. for 5 hours using a vacuum dryer and then calcined at 500 ° C. for 3 hours in a nitrogen stream to obtain sulfated zirconia. An aqueous solution in which 5.0 g of cobalt nitrate hexahydrate was dissolved in 70 ml of water was added to 50.0 g of the sulfated zirconia obtained and mixed at room temperature for 3 hours. After evaporating to dryness at 100 ° C. using an evaporator, it was dried overnight at 120 ° C. using a vacuum dryer. The obtained solid was calcined at 400 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream to obtain 51.0 g of cobalt-supported sulfated zirconia. The obtained catalyst had a cobalt content of 2.0% by weight.

[実施例6]
ガス仕込ライン、挿入菅、及び撹拌翼を備えた100mLのSUS316製耐圧反応器(耐圧硝子工業(株)製、TVS−1型)に、リサーチオクタン価90のレギュラーガソリンに相当するガソリンサロゲート燃料として、20重量%のトルエン、63重量%の2,2,4−トリメチルペンタン、及び17重量%のn−ヘプタンの混合液(以下、原料と称する)を70mlと、0.1gのN−ヒドロキシフタルイミド、実施例1で調製したコバルト担持シリカ触媒3.4g(触媒におけるコバルト含有量は0.058g)を加えた。反応器をオイルバスに浸けて液温を95℃とした後、回転数550rpmで撹拌を行いつつ、空気を20mL/分の速度でバブリング供給し、原料を酸化させた。60分間反応させた後、空気の供給を停止し、反応器を室温まで冷却した。反応液をガスクロマトグラフィー(カラム:007−FFAP)で成分分析した。その後、得られた反応液(ガソリン組成物)を噴霧着火試験に付すことによりリサーチオクタン価を測定した。これらの結果を表1に示す。なお、「原料の転化率」は[反応液における原料の消失量(モル)]/[反応前の原料(モル)]にて計算した。また、成分分析により得られた反応基質及びその酸化物の組成とその含有量(重量%)を「組成(重量%)」の欄に記載した。
[Example 6]
As a gasoline surrogate fuel equivalent to regular gasoline with a research octane number of 90, in a 100 mL SUS316 pressure-resistant reactor (TVS-1 type, manufactured by Pressure Glass Industrial Co., Ltd.) equipped with a gas feed line, an insertion rod, and a stirring blade, 70 ml of a mixed solution of 20% by weight of toluene, 63% by weight of 2,2,4-trimethylpentane, and 17% by weight of n-heptane (hereinafter referred to as raw material), 0.1 g of N-hydroxyphthalimide, 3.4 g of the cobalt-supported silica catalyst prepared in Example 1 (the cobalt content in the catalyst is 0.058 g) was added. After immersing the reactor in an oil bath and adjusting the liquid temperature to 95 ° C., air was bubbled at a rate of 20 mL / min while stirring at a rotational speed of 550 rpm to oxidize the raw material. After reacting for 60 minutes, the air supply was stopped and the reactor was cooled to room temperature. Components of the reaction solution were analyzed by gas chromatography (column: 007-FFAP). Thereafter, the research octane number was measured by subjecting the obtained reaction liquid (gasoline composition) to a spray ignition test. These results are shown in Table 1. The “conversion rate of the raw material” was calculated by [the disappearance amount of the raw material in the reaction liquid (mole)] / [the raw material before the reaction (mole)]. In addition, the composition and content (% by weight) of the reaction substrate and its oxide obtained by component analysis are described in the column “Composition (% by weight)”.

[比較例2]
原料を噴霧着火試験に付すことによりリサーチオクタン価を測定した。この結果と共に、反応液に含まれる成分の含有比率を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The research octane number was measured by subjecting the raw material to a spray ignition test. Table 1 shows the content ratios of the components contained in the reaction solution together with the results.

[実施例7〜10]
実施例1で調製したコバルト担持シリカ触媒を、実施例2〜5で調製したコバルト担持シリカ触媒に代えたこと以外は、実施例6と同様の操作を行った。なお、コバルト担持シリカ触媒は、コバルトとしての添加量が原料に対して0.12重量%(触媒におけるコバルト含有量は0.058g)となるように加えた。結果を表1に示す。
[Examples 7 to 10]
The same operation as in Example 6 was performed except that the cobalt-supported silica catalyst prepared in Example 1 was replaced with the cobalt-supported silica catalyst prepared in Examples 2 to 5. The cobalt-supported silica catalyst was added so that the addition amount as cobalt was 0.12% by weight with respect to the raw material (the cobalt content in the catalyst was 0.058 g). The results are shown in Table 1.

[比較例3]
実施例1で調製したコバルト担持シリカ触媒を、比較例1で調製したコバルト担持触媒2.9g(触媒におけるコバルト含有量は0.058g)に代えたこと以外は実施例6と同様の操作を行った。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
The same operation as in Example 6 was performed except that the cobalt-supported silica catalyst prepared in Example 1 was replaced with 2.9 g of the cobalt-supported catalyst prepared in Comparative Example 1 (the cobalt content in the catalyst was 0.058 g). It was. The results are shown in Table 1.

[比較例4]
実施例1で調製したコバルト担持シリカ触媒を、0.17gの酢酸コバルト(II)(触媒におけるコバルト含有量は0.058g)に代えたこと以外は実施例6と同様の操作を行った。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
The same operation as in Example 6 was performed, except that the cobalt-supported silica catalyst prepared in Example 1 was replaced with 0.17 g of cobalt (II) acetate (the cobalt content in the catalyst was 0.058 g). The results are shown in Table 1.

[実施例11]
実施例6で得られた反応液からコバルト担持シリカ触媒を吸引濾過により回収し、原料液30mlを用いて洗浄した後、乾燥させた。この触媒を用いたこと以外は実施例6と同様の操作を行い、得られた反応液(ガソリン組成物)のリサーチオクタン価を測定した。結果を表1に示す。
[Example 11]
The cobalt-supported silica catalyst was recovered from the reaction solution obtained in Example 6 by suction filtration, washed with 30 ml of the raw material solution, and then dried. The same procedure as in Example 6 was performed except that this catalyst was used, and the research octane number of the obtained reaction liquid (gasoline composition) was measured. The results are shown in Table 1.

[比較例5(酢酸コバルト(II)とN−ヒドロキシフタルイミドとが担持された触媒の調製)]
0.6gの酢酸コバルト(II)と0.3gのN−ヒドロキシフタルイミドを、17.3gのメタノールに溶解させて溶液とした。この溶液を、10.1gのシリカに加えて良く混合し、室温で12時間、静置した。この混合物を120℃の真空乾燥器で12時間乾燥させて、目的物である触媒を11・0g得た。得られた触媒のコバルト含有量は1.7%であった。
[Comparative Example 5 (Preparation of catalyst supporting cobalt (II) acetate and N-hydroxyphthalimide)]
0.6 g of cobalt acetate (II) and 0.3 g of N-hydroxyphthalimide were dissolved in 17.3 g of methanol to prepare a solution. This solution was added to 10.1 g of silica, mixed well, and allowed to stand at room temperature for 12 hours. This mixture was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours to obtain 11.0 g of the target catalyst. The resulting catalyst had a cobalt content of 1.7%.

[比較例6]
ガス仕込ライン、挿入菅、及び撹拌翼を備えた100mLのSUS316製耐圧反応器(耐圧硝子工業(株)製、TVS−1型)に、原料を70mlと、比較例5で調製した触媒3.4g(触媒におけるコバルト含有量は0.058g)を加えた。反応器をオイルバスに浸けて液温を95℃とした後、回転数550rpmで撹拌を行いつつ、空気を20mL/分の速度でバブリング供給し、原料を酸化させた。60分間反応させた後、空気の供給を停止し、反応器を室温まで冷却した。その後、実施例6と同様の方法でリサーチオクタン価および原料の転化率、反応基質及びその酸化物の組成とその含有量(重量%)を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 6]
2. A catalyst prepared in Comparative Example 5 with 70 ml of raw material in a 100 mL SUS316 pressure resistant reactor (TVS-1 type, pressure resistant glass industry Co., Ltd.) equipped with a gas feed line, an insertion rod, and a stirring blade 4 g (cobalt content in the catalyst was 0.058 g) was added. After immersing the reactor in an oil bath and adjusting the liquid temperature to 95 ° C., air was bubbled at a rate of 20 mL / min while stirring at a rotational speed of 550 rpm to oxidize the raw material. After reacting for 60 minutes, the air supply was stopped and the reactor was cooled to room temperature. Thereafter, the research octane number, the conversion rate of the raw materials, the composition of the reaction substrate and its oxide and the content (wt%) were measured in the same manner as in Example 6. The results are shown in Table 1.

[比較例7]
比較例6の操作で得られた反応液から触媒を吸引濾過により回収し、原料液30mlを用いて洗浄した後、乾燥させて触媒を得た。この触媒を用いたこと以外は比較例6と同様の操作を行い、得られた反応液(ガソリン組成物)のリサーチオクタン価を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 7]
The catalyst was recovered from the reaction solution obtained by the operation of Comparative Example 6 by suction filtration, washed with 30 ml of the raw material solution, and dried to obtain a catalyst. The same operation as in Comparative Example 6 was performed except that this catalyst was used, and the research octane number of the obtained reaction liquid (gasoline composition) was measured. The results are shown in Table 1.

[実施例12]
ガス仕込ライン、挿入菅、及び撹拌翼を備えた500mLのSUS316製耐圧反応器(東洋高圧(株)製)に、原料93mlと、0.1gのN−ヒドロキシフタルイミド、実施例1で調製したコバルト担持シリカ触媒5.4g(触媒におけるコバルト含有量は0.092g)を加えた。容器を密閉し、酸素と窒素の混合ガス(酸素:5.5体積%、窒素:94.5体積%)をゲージ圧が4.0MPaになるまで張り込んだ。なお、上記の混合ガス中の酸素濃度を「仕込ガス酸素濃度」と称することがある。反応器をオイルバスに浸けて、内容物を撹拌し、液温が95℃に達してから30分間反応させた後、反応器を室温まで冷却した。容器を解圧しながらオフガス中の酸素濃度(「オフガス酸素濃度」と称することがある)を計測したところ、3.8体積%であった。酸化反応における酸素消費率(%)を、下記の計算式により求め、仕込ガス酸素濃度とオフガス酸素濃度と共に表2に記載した。
酸素消費率(%)=[仕込ガス酸素濃度(体積%)−オフガス酸素濃度(体積%)]/仕込ガス酸素濃度(体積%)×100
[Example 12]
Cobalt prepared in Example 1 with 93 ml of raw material and 0.1 g of N-hydroxyphthalimide in a 500 mL SUS316 pressure resistant reactor (manufactured by Toyo High Pressure Co., Ltd.) equipped with a gas feed line, an insertion rod, and a stirring blade 5.4 g of supported silica catalyst (cobalt content in the catalyst was 0.092 g) was added. The container was sealed, and a mixed gas of oxygen and nitrogen (oxygen: 5.5% by volume, nitrogen: 94.5% by volume) was applied until the gauge pressure reached 4.0 MPa. Note that the oxygen concentration in the mixed gas may be referred to as a “charged gas oxygen concentration”. The reactor was immersed in an oil bath, and the contents were stirred. After the liquid temperature reached 95 ° C., the reaction was performed for 30 minutes, and then the reactor was cooled to room temperature. The oxygen concentration in the off-gas (sometimes referred to as “off-gas oxygen concentration”) was measured while depressurizing the container, and it was 3.8% by volume. The oxygen consumption rate (%) in the oxidation reaction was determined by the following formula and listed in Table 2 together with the charged gas oxygen concentration and off-gas oxygen concentration.
Oxygen consumption rate (%) = [feed gas oxygen concentration (volume%) − off-gas oxygen concentration (volume%)] / feed gas oxygen concentration (volume%) × 100

[実施例13]
原料をレギュラーガソリン(JIS K2202 2号記載)に変えたこと以外は実施例12と同様の操作を行い、仕込ガス酸素濃度、オフガス酸素濃度、及び酸素消費率を表2に記載した。この結果から、本発明の酸化反応用触媒は、ガソリンに対しても良好な触媒活性を示すことが明らかになった。
[Example 13]
The same operation as in Example 12 was performed except that the raw material was changed to regular gasoline (described in JIS K2202 2), and the charged gas oxygen concentration, off-gas oxygen concentration, and oxygen consumption rate are shown in Table 2. From this result, it became clear that the catalyst for oxidation reaction of the present invention exhibits a good catalytic activity even for gasoline.

Figure 2018130674
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Figure 2018130674
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1 反応基質等供給流路
2 気体導入流路
3 気液混合部(気液混合器)
4 気液混合物流路(反応基質−イミド化合物混合液流路)
5 フローリアクター
6 反応混合物流路
7 気液分離器
8 液体循環流路
9 気体循環流路
10 排ガスライン
11 イミド化合物導入流路
12 液体導入流路(反応基質−イミド化合物混合液流路)
13 液体回収流路
1 Reaction substrate supply channel 2 Gas introduction channel 3 Gas-liquid mixing part (gas-liquid mixer)
4 Gas-liquid mixture channel (reaction substrate-imide compound mixture channel)
5 Flow reactor 6 Reaction mixture flow path 7 Gas-liquid separator 8 Liquid circulation flow path 9 Gas circulation flow path 10 Exhaust gas line 11 Imido compound introduction flow path 12 Liquid introduction flow path (reaction substrate-imide compound mixed liquid flow path)
13 Liquid recovery channel

Claims (13)

担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない主触媒と、
炭化水素を含む反応基質に配合された、助触媒としての環状イミド骨格を有するイミド化合物との組み合わせからなる酸化反応用触媒。
A main catalyst on which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported;
An oxidation reaction catalyst comprising a combination with an imide compound having a cyclic imide skeleton as a co-catalyst blended in a reaction substrate containing a hydrocarbon.
前記金属がコバルト又はマンガンである請求項1に記載の酸化反応用触媒。   The oxidation reaction catalyst according to claim 1, wherein the metal is cobalt or manganese. 前記金属塩がカルボン酸金属塩であり、前記金属錯体がβ−ジケトン金属錯体である請求項1又は2に記載の酸化反応用触媒。   The oxidation catalyst according to claim 1 or 2, wherein the metal salt is a carboxylic acid metal salt, and the metal complex is a β-diketone metal complex. 担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒の存在下、環状イミド骨格を有するイミド化合物を配合させた炭化水素を含む反応基質を酸化することを特徴とする酸化物の製造方法。   An imide compound having a cyclic imide skeleton in the presence of a catalyst in which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported. A method for producing an oxide comprising oxidizing a reaction substrate containing a blended hydrocarbon. 反応温度が120℃以下であることを特徴とする請求項4に記載の酸化物の製造方法。   The method for producing an oxide according to claim 4, wherein the reaction temperature is 120 ° C or lower. 酸化反応を10MPa以下の圧力条件下で行うことを特徴とする請求項4又は5に記載の酸化物の製造方法。   The method for producing an oxide according to claim 4 or 5, wherein the oxidation reaction is performed under a pressure condition of 10 MPa or less. 酸化反応を液相で行うことを特徴とする請求項4〜6の何れか1項に記載の酸化物の製造方法。   The method for producing an oxide according to any one of claims 4 to 6, wherein the oxidation reaction is performed in a liquid phase. 担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒を用いたフローリアクターに、環状イミド骨格を有するイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質を流通させることにより酸化反応を行うことを特徴とする請求項4〜7の何れか1項に記載の酸化物の製造方法。   A flow reactor using a catalyst in which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported has a cyclic imide skeleton. The method for producing an oxide according to any one of claims 4 to 7, wherein an oxidation reaction is performed by circulating a reaction substrate containing a hydrocarbon in which an imide compound is dissolved. 環状イミド骨格を有するイミド化合物の使用量が、反応基質100重量部に対して0.001〜5.0重量部である請求項4〜8の何れか1項に記載の酸化物の製造方法。   The method for producing an oxide according to any one of claims 4 to 8, wherein an amount of the imide compound having a cyclic imide skeleton is 0.001 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the reaction substrate. 反応基質としてのガソリン基材を酸化することにより、高オクタン価ガソリンを製造することを特徴とする請求項4〜9の何れか1項に記載の酸化物の製造方法。   The method for producing an oxide according to any one of claims 4 to 9, wherein high octane gasoline is produced by oxidizing a gasoline base material as a reaction substrate. 仕込み量における反応基質の割合が、99重量%以上である請求項4〜10の何れか1項に記載の酸化物の製造方法。   The method for producing an oxide according to any one of claims 4 to 10, wherein a ratio of the reaction substrate in the charged amount is 99% by weight or more. 担体に金属塩及び金属錯体からなる群より選択される少なくとも1つの金属化合物が担持され、且つ、N−ヒドロキシイミド基含有化合物が担持されていない触媒を用いたフローリアクター。   A flow reactor using a catalyst in which at least one metal compound selected from the group consisting of a metal salt and a metal complex is supported on a support and an N-hydroxyimide group-containing compound is not supported. 請求項12に記載のフローリアクター、及び環状イミド骨格を有するイミド化合物を溶解させた炭化水素を含む反応基質が流通する流路を備える酸化反応用装置。   An oxidation reaction apparatus comprising: a flow reactor according to claim 12; and a flow path through which a reaction substrate containing a hydrocarbon in which an imide compound having a cyclic imide skeleton is dissolved flows.
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