JP2022522277A - 有機過酸化物を生成するためのプロセス - Google Patents

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Abstract

【要約】本発明は、有機過酸化物を生成するためのプロセス、ならびに前記有機過酸化物生成プロセスの水性流出物からの硫酸の単離、精製、および濃縮に関する。

Description

本発明は、有機過酸化物を生成するための酸触媒プロセスに関する。有機過酸化物生成プロセスの中には酸触媒下で行われるものがあり、多量の強酸の使用を必要とする。使用すべき好ましい酸は、硫酸である。多量の硫酸の使用は、多量の硫酸塩含有廃棄物ストリームの形成に繋がる。
本発明の目的は、こうした硫酸塩含有廃棄物ストリームを減少させることである。
アルコールまたはケトンから有機過酸化物を生成するためのプロセスにおけるストリームの再循環は、中国特許出願公開第１０１８５７５６３号および第１０８６５８８２４号明細書から公知である。中国特許出願公開第１０１８５７５６３号および第１０８６５８８２４号明細書は、硫酸の存在下でｔｅｒｔ－ブタノールと過酸化水素とを反応させることによりｔｅｒｔ－ブチルヒドロペルオキシドを調製するプロセスを開示しており、そのプロセスでは、母液の一部が再循環されて新規に添加される反応物質のための溶媒として再使用される。プロセスストリームが無限に希釈されることを回避するため、母液は、部分的にのみ再循環される。母液の一部のみがプロセスに再循環されるため、硫酸の一部と未反応の過酸化水素およびｔｅｒｔ－ブタノールのみが再使用される。事実上、採用された硫酸の大部分は、開示されているようなプロセスにおいては、最終的に廃棄物ストリームとなる。
硫酸塩含有廃棄物ストリームを更に減少させるというこの目的は、有機過酸化物生成プロセスから生じる硫酸ストリームの精製、濃縮、および再使用のためのステップを含む、本発明のプロセスによって達成されている。
硫酸ストリームは、過酸化物、即ち過酸化水素、生成された有機過酸化物の残留物、またはそれらの組み合わせを含有する。また、他の有機種も含有することになる。再使用するには、有機残留物から硫酸を精製することが不可欠である。また、硫酸を再使用に必要な濃度に濃縮することも不可欠である。更に、精製され再循環されたストリームが使用されるプロセスステップの全てが過酸化物残留物の存在を許容するわけではないため、過酸化物残留物をストリームから除去する必要がある。
本発明による有機過酸化物生成プロセスは、
ａ．アルコールまたはケトンを過酸化水素と反応させ、それにより、
－ 有機過酸化物を含む有機相、および
－ （ｉ）少なくとも５ｗｔ％のＨ2ＳＯ4と（ｉｉ）Ｈ2Ｏ2、および／または有機過酸化物残留物を含む水性相
を含む反応混合物を形成するステップと、
ｂ．有機相から水性相を分離するステップと、
ｃ．任意選択で、前記水性相にＨ2Ｏ2を添加する、および／または前記水性相から残存する有機化合物を全て除去するステップと、
ｄ．５～６０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4と０．３～３５ｗｔ％のＨ2Ｏ2とを含む水性相を得るステップと、
ｅ．ステップｄ．の水性相を２０～３００℃の範囲の温度、０．００１～１ｂａｒの圧力で加熱し、それによりＨ2Ｏ2の少なくとも一部を分解し、水の一部を除去し、水性混合物のＨ2ＳＯ4濃度を重量百分率で少なくとも７ｗｔ％ポイント上昇させて１２～９５ｗｔ％の範囲の濃度にするステップと
を含む。
全く意外なことに、硫酸含有ストリームは、単純なステップである上記ステップｅ）によって濃縮することができ、このステップでは、水を蒸発させる。当業者には公知のように、硫酸の存在下でアルコールまたはケトンを過酸化水素と反応させる場合、過酸化アセトンの形成を防ぐことはできない。過酸化アセトンは、上記ステップｅ）のような水蒸発ステップで固化するリスクがあり、過酸化アセトンの結晶は、摩擦に敏感な爆発物であることが公知である。しかし、本発明のプロセスにおいて、過酸化アセトンの蓄積および有色生成物の形成は、本発明のプロセスのステップｃ）、ｄ）およびｅ）の組み合わせによって予想外に抑制され、過酸化アセトンの量は、安全上の問題を引き起こすレベル未満に留まる。
留意すべきことであるが、米国特許第４，１６８，２７４号明細書および英国特許第１５０１３５６号明細書は、硫酸溶液の濃縮ステップが存在する硫酸廃棄物ストリームの再循環を伴うプロセスを開示する。しかし、これらの文献は、硫酸の存在下で有機酸を過酸化水素と反応させることによる過酸の調製に関するものである。当業者が認識しているように、酸を過酸化水素と反応させることにより過酸を調製する場合、アルコールまたはケトンを過酸化水素と反応させる場合とは対照的に、過酸化アセトンが形成されることはない。
ステップｅ．から生じる水性相は、それが適するあらゆる目的に、例えばリン鉱石からのリン酸の生成、コークス化プラントからの硫酸アンモニウムの生成、ボーキサイトからの硫酸アルミニウムの生成、染料溶液の製造、硫黄－ヨウ素サイクル（ブンセン反応）による水素の生成に、工業用洗浄液として、または例えば鉛酸蓄電池の電解質として使用できる。
好ましい実施形態において、ステップｅ．から生じる水性相の少なくとも一部が、有機過酸化物生成プロセスにおいて再使用される。これは、同じ有機過酸化物を目的とする、それが生じたのと同じプロセスとすることができるが、別の有機過酸化物の生成のためのプロセスとすることもあり得る。
本プロセスの利点は、汚染物質、例えば金属の添加を必要としないことであり、そのため、再循環される硫酸は、過酸化物生成プロセスにおける再使用に適したものとなる。
より好ましい実施形態において、ステップｅ．から生じる水性相の少なくとも一部が、ステップａ．に再循環される。
ステップｃ．、ｄ．、およびｅ．において処理される水性相は、１つの特定の有機過酸化物生成プロセスから生じるものとすることができるが、２つ以上の異なる有機過酸化物生成プロセスから生じる水性相の混合物とすることもあり得る。
ステップｅ．における水性相の加熱によりＨ2ＳＯ4濃度を上昇させることは、見かけほど単純ではない。前記相中に存在するＨ2Ｏ2は分解し、それは相当量の酸素ガスの形成と、その結果としての圧力上昇をもたらす可能性がある。更に、この酸素は、揮発性有機物と一緒になって、可燃性で爆発の可能性がある混合物を形成する可能性がある。
実施形態におけるステップａ）で採用されるアルコールは、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－アミルアルコール、１，１，３，３－テトラメチルブタノール、２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロキシ－ヘキシン－３、１，３－ビス（イソプロパノール）ベンゼン、および１，４－ビス（イソプロパノール）ベンゼンからなる群から選ばれる。
実施形態におけるステップａ）で採用されるケトンは、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルヘプチルケトン、ジエチルケトン、エチルプロピルケトン、エチルアミルケトン、メチルオクチルケトン、メチルノニルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２－メチルシクロヘキサノン、３，３，５－トリメチルシクロヘキサノンからなる群から選ばれる。
ステップａ）の反応は、Ｈ2ＳＯ4の存在下で行われる。
本発明のプロセスに従い生成することができる好適な有機過酸化物は、ジアルキルペルオキシド、環状ケトンペルオキシド、トリオキセパン、および脂肪族ヒドロペルオキシドである。
ジアルキルペルオキシドの具体例は、２，２－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ブタン、過酸化ジクミル、ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシド、ジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシド、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３、およびｔｅｒｔ－ブチルクミルペルオキシドである。
好ましいジアルキルペルオキシドは、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３、ジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシド、およびジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシドである。これらの過酸化物の生成には、比較的濃縮度の高い硫酸溶液（３０ｗｔ％以上）が必要である。
「環状ケトンペルオキシド」という用語には、二量体型の環状ケトンペルオキシドおよび三量体型の環状ケトンペルオキシドが含まれる。これらの過酸化物は、下記の構造：
Figure 2022522277000001
 （式中、Ｒ1～Ｒ6は、水素、Ｃ1～Ｃ20アルキル、Ｃ3～Ｃ20シクロアルキル、Ｃ6～Ｃ20アリール、Ｃ7～Ｃ20アラルキル、およびＣ7～Ｃ20アルカリルからなる群から独立して選択され、これらの基は、直鎖状または分枝アルキル部分を含んでもよく；Ｒ1～Ｒ6のそれぞれは、任意選択で、ヒドロキシ、アルコキシ、直鎖状または分枝アルキル、アリールオキシ、エステル、カルボキシ、ニトリル、およびアミドから選択される１つまたは複数の基で置換されていてもよい）を有する。
好ましい環状ケトンペルオキシドは、３，６，９－トリエチル－３，６，９－トリメチル－１，４，７－トリペルオキソナン（３ＭＥＫ－ｃｐ）、および３ＭＥＫ－ｃｐと式
Figure 2022522277000002
 （式中、Ｒ1からＲ3は、アルキルおよびアルコキシアルキル基から独立して選択され、前記基は、２～５個の炭素原子を有し、Ｒ1＋Ｒ2＋Ｒ3の炭素と酸素原子の総数は、７～１５個の範囲である）を満足する少なくとも１種の過酸化物とを含む混合物である。アルコキシアルキル基という用語は、式－ＣnＨ2n－Ｏ－ＣmＨ2m+1を有する基を指し、式中、ｎとｍは両方とも少なくとも１である。
トリオキセパンは、式
Figure 2022522277000003
 （式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、水素および置換または非置換ヒドロカルビル基から独立して選択され、任意選択で、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3の基のうちの２つが結合して環構造を形成する）を有する。好ましくは、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は、水素、ならびに置換または非置換Ｃ1～Ｃ20アルキル、Ｃ3～Ｃ20シクロアルキル、Ｃ6～Ｃ20アリール、Ｃ7～Ｃ20アラルキル、およびＣ7～Ｃ20アルカリルからなる群から独立して選択され、これらの基は、直鎖状または分枝アルキル部分を含んでもよく、一方、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3のうちの２つは、連結されて（置換）シクロアルキル環を形成してもよく；Ｒ1～Ｒ3のそれぞれの上にある任意の１つまたは複数の置換基は、ヒドロキシ、アルコキシ、直鎖状または分枝アルキル（アルケニル）、アリールオキシ、ハロゲン、カルボン酸、エステル、カルボキシ、ニトリル、およびアミドからなる群から選択される。
好ましくは、Ｒ1およびＲ3は、低級アルキル基、より好ましくはＣ1～Ｃ6アルキル基、例えばメチル、エチル、およびイソプロピルから選択され、メチルおよびエチルが最も好ましい。Ｒ2は、好ましくは水素、メチル、エチル、イソプロピル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、アミル、イソアミル、シクロヘキシル、フェニル、ＣＨ3Ｃ（Ｏ）ＣＨ2－、Ｃ2Ｈ5ＯＣ（Ｏ）ＣＨ2－、ＨＯＣ（ＣＨ3）2ＣＨ2－、および
Figure 2022522277000004
 （式中、Ｒ4は、Ｒ1～3に関して記載した化合物の群のいずれかから独立して選択される）から選択される。別の好ましいトリオキセパンは、
Figure 2022522277000005
 である。
脂肪族ヒドロペルオキシドの具体例は、ｔｅｒｔ－ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ－アミルヒドロペルオキシド、ヘキシレングリコールヒドロペルオキシド、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロペルオキシヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロペルオキシ－３－ヘキシン、および１，１，３，３－テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、および１，１－ジメチルブチルヒドロペルオキシドである。
プロセスのステップａ．でモノアルコールを使用する場合、過酸化水素の量と硫酸濃度に応じ、ジアルキルペルオキシドまたはヒドロペルオキシドが生じる。ジアルキルペルオキシドの生成の場合、濃度が少なくとも３０ｗｔ％の硫酸水溶液が一般に必要とされ；ヒドロペルオキシドの場合、１０から３０ｗｔ％の間の濃度が一般に使用される。
好適なモノアルコールの例は、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－アミルアルコール、および１，１，３，３－テトラメチルブタノールである。
プロセスのステップａ．でジアルコールを使用する場合、ジヒドロペルオキシドが生じ、これは、ビス－ジアルキルペルオキシドを目的として、同じく硫酸の存在下でモノアルコールと更に反応させることができる。後者の反応においては、濃度が少なくとも１０ｗｔ％の硫酸水溶液が好ましくは使用される。
ジアルコールの例は、２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオール、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロキシ－ヘキシン－３、１，３－ビス（イソプロパノール）ベンゼン、および１，４－ビス（イソプロパノール）ベンゼンである。
二量体型または三量体型の環状ケトンペルオキシドを得るには、２０～７５ｗｔ％硫酸水溶液と不活性希釈剤（鈍感剤）との存在下でケトンを過酸化水素と反応させる。好適なケトンの例は、直鎖状、分枝または環状Ｃ3～Ｃ13ケトンであり、最も好ましくはＣ3～Ｃ7ケトンである。好適なケトンの例は、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルヘプチルケトン、ジエチルケトン、エチルプロピルケトン、エチルアミルケトン、メチルオクチルケトン、メチルノニルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２－メチルシクロヘキサノン、３，３，５－トリメチルシクロヘキサノン、およびこれらの混合物である。
トリオキセパンは、グリコールヒドロペルオキシドを形成するために、２０～６０ｗｔ％硫酸水溶液の存在下でグリコール（ジアルコール）を過酸化水素と反応させることにより得られる。続いて、ここでも硫酸（１０～６０ｗｔ％水溶液）の存在下で、グリコールヒドロペルオキシドをケトンまたはアルデヒドと反応させて、トリオキセパンを形成する。このプロセスは、国際公開第２００６／０６６９８４号パンフレットに記載されている。グリコールの好適な例は、２－メチル－２，４－ペンタンジオールである。
形成される有機過酸化物は、結果として得られる二相性反応混合物の有機層中に存在し、従来の技法、例えば重力、液体／液体分離器、遠心分離器、または連続（プレート）分離器により単離することができる（ステップｂ．）。
有機過酸化物は一般に、水またはアルカリ性水溶液で洗浄される。
水性相は、（ｉ）Ｈ2ＳＯ4と（ｉｉ）Ｈ2Ｏ2、および／または残留する有機過酸化物を含有することになる。追加の有機物を含有することもあり得る。好ましい実施形態におけるこれらの有機物は、それが水性混合物を黒色化することや、望ましくないレベルにまで蓄積することを防止するために、実質的に除去および／または破壊する必要がある。
好ましい実施形態において、これらの有機物は、（真空）蒸留（ステップｅ．）または水性混合物への一定の（追加）量の過酸化水素の添加（ステップｃ．）によってより完全に除去および／または破壊される。
ステップｄ．の水性相は、好ましくは少なくとも５ｗｔ％、好ましくは少なくとも１０ｗｔ％、より好ましくは少なくとも２０ｗｔ％、最も好ましくは少なくとも３０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4を含有する。好ましくは、６０ｗｔ％以下のＨ2ＳＯ4を含有する。
Ｈ2ＳＯ4に加えて、他の酸が水性相に存在することもある。
ステップｄ．の水性相は、０．３～３５ｗｔ％、好ましくは０．５～３５ｗｔ％、より好ましくは１～３５ｗｔ％、更により好ましくは２～３５ｗｔ％、最も好ましくは２～２５ｗｔ％のＨ2Ｏ2を含む。
Ｈ2Ｏ2の少なくとも一部を分解し、水の一部を除去し、Ｈ2ＳＯ4濃度を重量百分率で少なくとも７ｗｔ％ポイント上昇させて１２～９５ｗｔ％、好ましくは５０～９５ｗｔ％、より好ましくは７０～９５ｗｔ％、最も好ましくは７５～８５ｗｔ％の範囲の濃度とするため、０．００１～１ｂａｒ、好ましくは０．０１～１ｂａｒの圧力で水性混合物を２０～３００℃、好ましくは３０～２５０℃、更により好ましくは５０～２００℃、最も好ましくは１００～２００℃の範囲の温度に加熱する（ステップｅ．）。
留意すべきことであるが、過酸化物生成プロセスは多くの場合低温で遂行されるため、ステップｂ．で形成される水性相の温度は一般に、０～２０℃、好ましくは０～１０℃の範囲である。
Ｈ2ＳＯ4が９６ｗｔ％以上になるまで濃縮することは、ＳＯ3の蒸留とそれに続く溶解が必要なため、望ましくない。
加熱は、好ましくは１つまたは複数の蒸留および／または加熱ステップで実施される。
好ましい実施形態における加熱ステップは、Ｈ2Ｏ2の分解温度より低い温度での揮発性有機成分のストリッピングを伴う。好適な温度は、３０～１２０℃の範囲である。圧力は大気圧とすることができるが、プロセス中の爆発性雰囲気を回避するため、好ましくはそれより低い圧力である。
水性混合物の過酸化水素濃度が比較的高い（約２ｗｔ％以上）場合、その分解は、実質的な酸素ストリームをもたらす。それゆえ、安全上の懸念を考慮すると、大気圧での蒸留が好ましい。
過酸化物濃度がより低い場合、またはプロセス中に低くなる場合、減圧での蒸留を検討すべきである。最初に大気圧蒸留を適用し、その後減圧で蒸留することも可能である。
ステップｅ．の間に除去される水性留出物は、凝縮器で凝縮され、続いて容器に収集される。
過酸化水素が分解するため、留出物は、相当量の酸素を含有する。酸素は凝縮器で凝縮せず、安全な処理を確実にするには、留出物の酸素濃度を引火点未満に保つ必要がある。好ましくは、気相中の酸素濃度は、３０ｖｏｌ％未満、好ましくは８ｖｏｌ％未満に保持される。
これは、窒素または空気を系に導入し、それにより酸素を希釈することによって達成できる。より好ましくは、窒素または空気ストリームは、凝縮器に入る前に、または凝縮器内に存在する間に留出物に添加される。
ステップｅ．は、バッチ式に、半連続式に、または連続式に実施することができる。量が多いバッチプロセスでは、温度を慎重に制御して危険な状況を防止すべきである。更に、バッチプロセスでは、ほとんどのガスがプロセスの開始時に形成され、それが非常に高濃縮の酸素ストリームの構築に繋がる可能性がある。高濃縮の酸素ストリームでは、混合物が引火点未満に保たれるように窒素ストリームを制御するのは困難である。しかし、（半）連続式操作では、酸素とＣＯ2の形成速度はほぼ完全に一定に近づき、酸素濃度は、制御が遙かに容易になる。半連続モードでは、水性相の最初の部分がバッチ反応器において沸騰温度に加熱され；次いでＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２を含有する水性相の残りの部分が前記バッチ反応器に投入され、濃酸（の一部）が断続的に取り出される。こうして、酸素形成と有機物のストリッピングの速度もより効率的となり、より良好に制御可能である。連続操作または半連続操作が好ましい。
特定の実施形態において、プロセスは、２，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ－２，５－ジメチルヘキサンまたは２，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３の生成に関する。これらの過酸化物は、従来より２ステップで調製されている。第１のステップでは、硫酸の存在下で、２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオール、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロキシ－ヘキシン－３それぞれを、２，５－ジヒドロペルオキシ－２，５－ジメチルヘキサン、２，５－ジヒドロペルオキシ－２，５－ジメチルヘキシン－３をそれぞれ目的として、過酸化水素と反応させる。比較的多量の高濃縮硫酸（例えば７０～９５ｗｔ％水溶液）を含む、過剰量の高濃度（例えば７０ｗｔ％水溶液）の過酸化水素が一般に必要である。ジヒドロペルオキシドは、ろ過または遠心分離によって水性流出物から単離することができ、相当量の硫酸、過酸化水素、少量のジオール、および様々な有機副生成物を含有する。
次いで、ジヒドロペルオキシドを、ここでも高濃縮硫酸（例えば６０～９０ｗｔ％水溶液）の触媒下、ｔｅｒｔ－ブタノールと反応させて、所望の過酸化物を形成する。このステップからの水性流出物は、同様に重力分離または遠心分離によって得ることができるものであり、硫酸と有機副生成物とを含有する。
合わせた水性流出物は、約１０～５０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4と約５～２０ｗｔ％のＨ2Ｏ2とを含む。空気ストリームを用いたストリッピングの後に、蒸留してほとんどのＨ2Ｏ2を破壊し、Ｈ2ＳＯ4濃度を上昇させることにより、結果として得られる水性相から有機物を除去することができる。その後、減圧での更なる蒸留を遂行して、Ｈ2ＳＯ4濃度を更に上昇させてもよい。
結果として得られる精製され濃縮されたＨ2ＳＯ4は、様々なプロセスに使用することができる。好ましい実施形態において、この過酸化物生成プロセスの第１および／または第２のステップで再使用される。
別の特定の実施形態において、プロセスは、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシドまたはジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシドの生成に関する。この実施形態によると、３０～７８ｗｔ％硫酸水溶液の存在下でｔｅｒｔ－ブチルアルコールまたはｔｅｒｔ－アミルアルコールを過酸化水素と反応させて、それぞれジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシドまたはジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシドを形成する。
有機相と水性相は、重力、遠心分離、液体／液体分離器、または連続（プレート）分離器によって分離できる。
水性相は、５～７０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4、０．１～１０ｗｔ％のｔｅｒｔ－ブタノールまたはｔｅｒｔ－アミルアルコール、および０．１～５ｗｔ％の有機過酸化物を含有する。
次いで、過酸化水素を水性相に投入すると、過酸化水素濃度が０．３～２０ｗｔ％、好ましくは０．３～１０ｗｔ％、最も好ましくは０．３～５ｗｔ％の水性相が得られる。次いで、有機残留物を破壊および／または除去し、硫酸濃度を上昇させるために、この混合物を、好ましくは５０～２５０℃、より好ましくは８０～２２０℃、最も好ましくは１００～２１０℃の範囲の温度で、任意選択で減圧下で撹拌する。
別の実施形態において、プロセスは、ヒドロペルオキシドの生成に関する。この実施形態によると、硫酸（５～９５ｗｔ％水溶液）の存在下で第３級アルコールまたは置換アルケンを過酸化水素と反応させて、ｔｅｒｔ－アルキルヒドロペルオキシドを形成する。
有機相と水性相は、重力、遠心分離、液体／液体分離器、または連続（プレート）分離器によって分離できる。
水性相は、５～６０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4、１～２５ｗｔ％のＨ2Ｏ2、０．１～２０ｗｔ％第３級アルコール、および０．１～５ｗｔ％の有機過酸化物を含有する。
次いで、任意選択で過酸化水素を水性相に投入し、次いで、有機残留物を破壊および／または除去し、硫酸濃度を上昇させるために、水性相を好ましくは５０～２５０℃、より好ましくは８０～２２０℃、最も好ましくは１００～２１０℃の範囲の温度で、任意選択で減圧下で撹拌する。
別の実施形態において、プロセスは、三量体型の環状ケトンペルオキシドの生成に関する。
この実施形態によると、２０～９５ｗｔ％硫酸水溶液の存在下でケトンを過酸化水素と反応させて、三量体型の環状ケトンペルオキシドを形成する。
有機相と水性相は、重力、遠心分離、液体／液体分離器、または連続（プレート）分離器によって分離できる。
水性相は、２０～７０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4、１～２５％のＨ2Ｏ2、０．１～２０ｗｔ％のケトン、および０．１－１０ｗｔ％の有機過酸化物を含有する。
次いで、任意選択で過酸化水素を水性相に投入し、次いで、有機残留物を破壊および／または除去し、硫酸濃度を上昇させるために、水性相を好ましくは５０～２５０℃、より好ましくは８０～２２０℃、最も好ましくは１００～２１０℃の範囲の温度で、任意選択で減圧下で撹拌する。
別の実施形態において、プロセスは、トリオキセパンの生成に関する。
この実施形態によると、２０～９５ｗｔ％硫酸水溶液の存在下でケトンをヒドロキシルヒドロペルオキシドと反応させて、トリオキセパンを形成する。
有機相と水性相は、重力、遠心分離、液体／液体分離器、または連続（プレート）分離器によって分離できる。
水性相は、１０～７０％ｗｔ％のＨ2ＳＯ4、０．１～２０ｗｔ％のケトン、および０．１～２０ｗｔ％の有機過酸化物を含有する。
次いで、任意選択で過酸化水素を水性相に投入し、次いで、有機残留物を破壊および／または除去し、硫酸濃度を上昇させるために、水性相を、好ましくは５０～２５０℃、より好ましくは８０～２２０℃、最も好ましくは１００～２１０℃の範囲の温度で、任意選択で減圧下で撹拌する。
＜実施例１＞
７０ｗｔ％過酸化水素水溶液（１２１．６ｇ）をジャケット付き反応器に添加した。反応器を５℃に冷却した。次いで、７８ｗｔ％硫酸水溶液（１５７．５ｇ）を反応器に２０分以内に投入し、その間混合物の温度は１０℃未満に制御した。硫酸の添加後、混合物を５℃に冷却した。固体の２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロキシヘキサン（３６．６グラム、０．２５モル）を、温度が１０℃未満に留まるような速度で混合物に添加した。
２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロキシヘキサンの添加後、温度を２５℃に上昇させ、この温度に１時間保持した。続いて温度を５℃に低下させ、２００ｍＬの水を添加した。２分の揺動後、反応混合物をろ過し、冷水で洗浄した。固体の２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロペルオキシヘキサンが７８％の収率で得られた。２６％のＨ2ＳＯ4を含有する４７１ｇの水性相を、次のステップの酸層と合わせた。
Ｔｅｒｔ－ブタノール（水中８８ｗｔ％、１４３グラム、１．７モル）を、１５℃に保持したジャケット付き反応器中の硫酸の撹拌溶液（７８ｗｔ％、１０４．７グラム、０．８３モル）に滴加した（２０分）。前のステップで得られた２，５－ジメチルヘキサン－２，５－ジヒドロペルオキシド（５４ｇ、０．２０モル）を２０分で添加し、その後温度を４０℃に上昇させ、この温度に最大４時間保持した。
反応は、２層混合物を生じさせ；その層を、水性層を流出させることにより分離した。有機層は、２，５－ジメチル－２，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシヘキサンを７０％の収率で含有していた。
水性層を１５０ｇの水で希釈し、ｔｅｒｔ－ブタノールを１００ｍｂａｒでの蒸留で除去した。結果として得られた３０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4を含有する水性相２７６ｇを第１のステップの水性相と合わせ、それにより２７ｗｔ％のＨ2ＳＯ4と９ｗｔ％のＨ2Ｏ2を含有する水相を形成した。
前記水相を三ツ口ガラス容器に取り付けたガラスビグリューカラムの最上部の直下に投入した。容器を撹拌し、大気圧での外部油浴での加熱により温度を１３５～１４０℃に維持した。ビグリューカラムを凝縮器（２０℃）と容器に接続して、縮合物を収集した。気相中の酸素含有量を２５ｖｏｌ％に希釈するために空気を凝縮器に供給した。水相を毎分５グラムの割合でビグリューカラムに投入すると、毎分２．６５グラムの割合で縮合物が形成された。設備、酸または留出物中に固体（何らかの化合物、例えばジ過酸化アセトン）は観察されなかった。定常状態では、毎分２．３５グラムの無色の濃酸が三ツ口容器からポンプで排出された。濃酸は、Ｈ2ＳＯ4含有量が５８．３％、Ｈ2Ｏ2含有量が１．８％であった。
第２の濃縮ステップでは、前のステップの濃酸を三ツ口ガラス容器に投入した。容器を撹拌し、外部油浴での加熱により温度を約１６２℃に維持し、７０～１２０ｍｂａｒの圧力の真空系に接続した。三ツ口ガラス容器を凝縮器と容器に接続して、縮合物を収集した。濃酸を毎分２グラムの割合で投入し、毎分０．６グラムの縮合物が得られた。定常状態では、毎分１．４グラムの無色濃酸が三ツ口容器からポンプで排出された。設備、酸または留出物中に固体（何らかの化合物、例えばジ過酸化アセトン）は観察されなかった。濃酸は、Ｈ2ＳＯ4含有量が８３ｗｔ％、Ｈ2Ｏ2含有量が０．５％未満であった。酸を水で希釈して７８ｗｔ％にし、先に説明したように再使用して２，５－ジメチルヘキサン－２，５－ジヒドロペルオキシドを作製することができた。
＜実施例２＞
３つのバッフル、タービン羽根車、温度計および冷却マントルを備えた２．５リットル反応器に、９００グラムの７０ｗｔ％Ｈ2ＳＯ4と６００グラムの３０ｗｔ％Ｈ2Ｏ2とを添加した。Ｔｅｒｔ－ブチルアルコール（７００グラム）を１時間以内に投入し、それにより温度を３５～４０℃の範囲に保持した。混合物を４５℃に加熱し、その温度で１時間撹拌した。その後、混合物を３０℃に冷却し、分離させた。１．５２０ｇの水層の硫酸濃度は４１ｗｔ％であった。有機層は重炭酸塩溶液で洗浄され、純度９９．４％のジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシド６６８ｇを９６％の収率で含有していた。
Ｈ2Ｏ2（１０２ｇ、３０ｗｔ％）を水層に添加した。結果として得られた混合物を９３℃および１００～１５０ｍｂａｒで作動させた１００ｍｌの加熱した容器に投入（速度：５００ｍｌ／時間）した。水蒸気は凝縮器に送られた。容器から流出する酸は、１００～１５０ｍｂａｒの圧力で温度を１５７℃に上昇させた多区画蒸発器に送られた。最終区画から出てくる無色の酸は室温に冷却され、Ｈ2ＳＯ4含有量が７４ｗｔ％であった。設備、酸または留出物中に固体（何らかの化合物、例えばジ過酸化アセトン）は観察されなかった。
Ｈ2ＳＯ4が７０ｗｔ％になるまで水で希釈した後、酸は、上記の手順に従い、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシドの生成に再度使用することができた。

Claims (15)

  1. 有機過酸化物を生成するためのプロセスであって、
    ａ．アルコールまたはケトンを過酸化水素と反応させ、それにより、
    － 有機過酸化物を含む有機相、および
    － （ｉ）少なくとも５ｗｔ％のＨ2ＳＯ4と（ｉｉ）Ｈ2Ｏ2、および／または有機過酸化物残留物を含む水性相
    を含む反応混合物を形成するステップと、
    ｂ．有機相から水性相を分離するステップと、
    ｃ．任意選択で、前記水性相にＨ2Ｏ2を添加する、および／または前記水性相から残存する有機化合物を全て除去するステップと、
    ｄ．５～６０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4と０．３～３５ｗｔ％のＨ2Ｏ2とを含む水性相を得るステップと、
    ｅ．ステップｄ．の水性相を２０～３００℃の範囲の温度、０．００１～１ｂａｒの圧力で加熱し、それによりＨ2Ｏ2の少なくとも一部を分解し、水の一部を除去し、水性混合物のＨ2ＳＯ4濃度を重量百分率で少なくとも７ｗｔ％ポイント上昇させて１２～９５ｗｔ％の範囲の濃度にするステップと
    を含む、プロセス。
  2. ステップｅ．から生じる水性相の少なくとも一部がステップａ．に再循環される、請求項１に記載のプロセス。
  3. ステップｄ．の水性相が、０．５～３５ｗｔ％、好ましくは１～３５ｗｔ％、より好ましくは２～３５ｗｔ％、最も好ましくは２～２５ｗｔ％のＨ2Ｏ2を含む、請求項１または２に記載のプロセス。
  4. ステップｄ．の水性相が、１０～６０ｗｔ％、好ましくは２０～５５ｗｔ％、最も好ましくは３０～５０ｗｔ％のＨ2ＳＯ4を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロセス。
  5. ステップｅ．から生じる水性混合物のＨ2ＳＯ4濃度が、５０～９５ｗｔ％、好ましくは７０～９５ｗｔ％、最も好ましくは７５～８５ｗｔ％のＨ2ＳＯ4である、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロセス。
  6. ステップｅ．が、３０～１２０℃の範囲の温度での揮発性有機成分のストリッピングを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロセス。
  7. ステップｅ．が、大気圧での蒸留と、その後の大気圧より低い圧力での蒸留とを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のプロセス。
  8. ステップｅ．が蒸留を含み、窒素または空気の添加により留出物の気相中の酸素含有量が３０ｖｏｌ％未満、好ましくは８ｖｏｌ％未満に保持される、請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス。
  9. ステップｅ．が半連続または連続モードで実施される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプロセス。
  10. 生成される有機過酸化物がジアルキルペルオキシド、環状ケトンペルオキシド、トリオキセパン、および脂肪族ヒドロペルオキシドから選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載のプロセス。
  11. 有機過酸化物が、２，２－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ブタン、過酸化ジクミル、ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシド、ジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシド、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３、およびｔｅｒｔ－ブチルクミルペルオキシドからなる群から選択され、好ましくは２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３、ジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシド、およびジ－ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシドからなる群から選択されるジアルキルペルオキシドである、請求項１０に記載のプロセス。
  12. 有機過酸化物が、ｔｅｒｔ－ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ－アミルヒドロペルオキシド、ヘキシレングリコールヒドロペルオキシド、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロペルオキシヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロペルオキシ－３－ヘキシン、１，１，３，３－テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、および１，１－ジメチルブチルヒドロペルオキシドからなる群から選択される脂肪族ヒドロペルオキシドである、請求項１０に記載のプロセス。
  13. 有機過酸化物が、３，６，９－トリエチル－３，６，９－トリメチル－１，４，７－トリペルオキソナン、または３，６，９－トリエチル－３，６，９－トリメチル－１，４，７－トリペルオキソナンを含む環状ケトンペルオキシドの混合物である、請求項１０に記載のプロセス。
  14. ステップａ．においてアルコールを過酸化水素と反応させ、アルコールがｔｅｒｔ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－アミルアルコール、および１，１，３，３－テトラメチルブタノール、２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオール、２，５－ジメチル－２，５－ジヒドロキシ－ヘキシン－３、１，３－ビス（イソプロパノール）ベンゼン、および１，４－ビス（イソプロパノール）ベンゼンからなる群から選択される、請求項１から１２のいずれか１項に記載のプロセス。
  15. ステップａ．においてケトンを過酸化水素と反応させ、ケトンがアセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルヘプチルケトン、ジエチルケトン、エチルプロピルケトン、エチルアミルケトン、メチルオクチルケトン、メチルノニルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、２－メチルシクロヘキサノン、３，３，５－トリメチルシクロヘキサノン、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１から１０および１３のいずれか１項に記載のプロセス。



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