JP2911188B2 - エポキシ基含有化合物の製造方法 - Google Patents

エポキシ基含有化合物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はエポキシ基含有化合物の製造方法に関し、特
にニッケル化合物を触媒として用いる新規な方法によ
り、エポキシ基含有化合物を得ることができる方法に関
する。
<従来の技術> 従来、エポキシ基含有化合物を製造する方法として、
二重結合を有する化合物を、ベンゼン、クロロホルムあ
るいは四塩化炭素などの不活性溶媒中で、酸触媒の存在
下に、過安息香酸、過ギ酸、過フタル酸、過プロピオン
酸、過酪酸あるいはトリフルオロ過酢酸などの有機過酸
化物で酸化する方法が知られている。特に、工業的に
は、過酸化物を生じさせる物質、例えば氷酢酸と不飽和
化合物との混合物に、強酸触媒を加えて60〜70℃に加熱
しながら過酸化水素を加えて過酢酸を生成させ、この過
酢酸を利用してエポキシ基含有化合物を製造する方法が
行われている。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、前記方法における反応は、過敏な反応
であるため、選択的にエポキシ化反応を行うことが困難
であり、しかもエポキシ基含有化合物の生成に伴って、
生成したエポキシ基含有化合物の一部が重合することが
ある。
また、有機過酸化物を使用しないエポキシ基含有化合
物の製造方法として、不飽和化合物に次亜ハロゲン酸を
使用してハロヒドリンを生成させ、次いでこのハロヒド
リンをアルカリ処理する方法が知られているが、この方
法は、構造の複雑なオレフィン類には適用できない。
そこで本発明の目的は、エポキシ基含有化合物を得る
ことができる新規な方法を提供することにある。
<課題を解決するための手段> 本発明は、前記課題を解決するために、一般式
(I): [式中、R1、R2、R3およびR4は同一でも異なっていても
よく、水素原子またはアルキル基であり、またR1とR2
並びにR3とR4は、それぞれ相互に結合して環を形成して
いてもよい] で表される二重結合含有化合物を、 一般式(II): [式中、R5は低級アルキル基またはアリール基であり、
R6は、水素原子または低級アルキル基であり、R5とR6
相互に結合して環を形成していてもよく、R7は低級アル
キル基である] または一般式(III): [式中、R8は低級アルキル基またはアリール基であり、
R9は、水素原子または低級アルキル基であり、R8とR9
相互に結合して環を形成していてもよく、R10およびR11
は同一でも異なっていてもよく、低級アルキル基であ
り、R10とR11は相互に結合して環を形成していてもよ
い] で表わされるニッケル化合物から選ばれる少なくとも1
種を触媒として用い、かつ1級アルコールおよび合成ゼ
オライトの存在下に、酸素含有ガスと反応させる工程を
含む、 一般式(IV): [R1、R2、R3およびR4は前記一般式(I)において定義
したとおりである] で表されるエポキシ基含有化合物の製造方法を提供する
ものである。
以下、本発明の方法について詳細に説明する。
本発明の出発物質である二重結合含有化合物を表わす
一般式(I)において、R1、R2、R3およびR4は同一でも
異なってもよく、水素元素またはアルキル基である。こ
のアルキル基としては、炭素原子数1〜20のアルキル基
が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、
オクチル基、ノニル基、デシル基およびこれらの異性体
等が挙げられる。またR1とR2、並びにR3とR4は、それぞ
れ相互に結合して環を形成していてもよい。例えば、R1
とR2、またはR3とR4は結合して5員環、6員環、7員
環、8員環またはノルボルナン環を形成していてもよ
い。
この一般式(I)で表される二重結合含有化合物の具
体例として、2−メチル−2デセン、cis−2−オクテ
ン、trans−2−オクテン、2−メチル−1−デセン、
1−デセン、3−ブチル−7−ヘプテン等のオレフィン
類;2−ノルボルネン等の脂環式不飽和炭化水素類;スチ
レン等の芳香族不飽和炭化水素などが挙げられる。
本発明の方法においては、これらの二重結合含有化合
物の中でも、特にノルボルネンや2−メチル−2−デセ
ン等の3置換オレフィンを用いた場合、対応するエポキ
シ基含有化合物を高収率で得ることができる。
本発明の方法において用いられる触媒は、前記一般式
(II)または一般式(III)で表わされるニッケル化合
物から選ばれる少なくとも1種である。
前記一般式(II)において、R5は低級アルキル基また
はアリール基である。この低級アルキル基としては、例
えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など
が挙げられ、アリール基としては、フェニル基、o−ト
ルイル基、m−トルイル基、p−トルィル基、o−メト
キシフェニル基、m−メトキシフェニル基、p−メトキ
シフェニル基、3,4,5−トリメトキシフェニル基などが
挙げられる。
R6は、水素原子または低級アルキル基である。この低
級アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、
プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
R5とR6は相互に結合して環を形成していてもよい。例
えば、相互に結合して5員環または6員環を形成してい
てもよい。
また、R7は低級アルキル基であり、例えば、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ
る。
前記一般式(III)において、R8は低級アルキル基ま
たはアリール基であり、例えば、前記一般式(II)にお
けるR6と同様のものが例示される。
R9は、水素原子または低級アルキル基であり、例え
ば、前記一般式(II)におけるR6と同様のものが例示さ
れる。また、R8とR9は相互に結合して環を形成していて
もよく、例えば、前記一般式(II)におけるR5とR6と同
様に5員環または6員環を形成していてもよい。
R10およびR11は同一でも異なっていてもよく、低級ア
ルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基、フェニル基、o−トルイル基、m−ト
レイル基、p−トルイル基等が挙げられる。
また、このR10とR11は相互に結合して環を形成してい
てもよい。例えば、相互に結合して5員環または6員
環、さらには酸素を含む6員環、例えば下記式: で表わされる環を形成していてもよい。
この一般式(II)または(III)で表されるニッケル
化合物の代表的なものとして、下記式(II A)〜(II
C)、並びに(III A)および(III B)で表される化合
物を挙げることができる。
このニッケル化合物は、いずれの方法によって得られ
たものでもよく、特に限定されない。また、市販品を用
いてもよい。
このニッケル化合物は、例えば、所望のニッケル化合
物に対応するβ−ケトエステルまたはβ−ケトアミド化
合物と、[(C2H54N]2NiBr4とを、(t−C4H9O)-K+
塩と反応させることにより製造することができる。この
ようにして得られる生成物は、反応溶媒等を除去した
後、乾燥してそのまま使用してもよい。さらに有機溶媒
で抽出した精製物として使用してもよいし、減圧下に、
昇華精製して使用してもよく、またこれらの精製法を組
合わせて精製し使用に供してもよい。
本発明の方法において、前記一般式(II)または(II
I)で表されるニッケル化合物である触媒の使用量は、
通常、出発原料である前記一般式(I)で表される二重
結合含有化合物1モルに対して0.005〜1モルであり、
特に0.01〜0.2モルが好ましい。
本発明の方法は、前記一般式(I)で表される二重結
合含有化合物を、一般式(II)で表されるニッケル化合
物を触媒として、1級アルコールおよび/または2級ア
ルコールの存在下に反応させる方法である。
用いられる1級アルコールは、脂肪族、脂環式、芳香
族またはこれらの置換基を有するものでもよく、特に限
定されない。例えば、メタノール、エタノール、プロパ
ノール、ブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコー
ル、β−フェネチルアルコール等の1級アルコールなど
が挙げられる。これらは1種単独でも2種以上を組合せ
ても用いられる。これらのうちで好ましいものはプロパ
ノール、ブタノールである。
本発明の方法において、1級アルコールの使用量は、
出発物質である前記一般式(I)で表される二重結合含
有化合物1モルに対して、通常、1モル以上、好ましく
は1〜10モルである。また、この反応は、溶媒を用いて
行うこともでき、この場合には、通常は、上記式[II]
で表される化合物1モルに対して、1モル以上の量のア
ルコールを、溶媒で希釈して使用することもできる。
この場合に使用することができる反応溶媒としては、
反応に対して不活性な溶媒を使用することができ、この
ような反応溶媒の具体的な例としては、例えば、ベンゼ
ン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒;クロロホル
ム、ジクロルメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭
化水素系溶媒;酢酸エチル等のエステル系溶媒;アセト
ニトリル、THFなどが挙げられる。これらの溶媒は1種
単独であるいは2種以上を組み合わせて使用してもよ
い。
本発明に用いられる酸素含有ガスは、酸素ガス(純酸
素)でもよいし、酸素含有窒素ガス(例えば空気)、酸
素含有アルゴンガス等の酸素含有不活性ガスで良い。
酸素含有ガス中の酸素の分圧は、好ましくは0.1〜30a
tm、より好ましくは0.2〜15atmである。酸素の分圧がこ
の範囲内にあると、反応速度が速く、反応収率も良い。
また、本発明の方法においては、反応を合成ゼオライ
トの存在下に行うと、より高い収率で前記一般式(IV)
で表されるエポキシ基含有化合物を得ることができるた
め、好ましい。
用いられる合成ゼオライトとしては、モレキュラーシ
ーブが特に適しており、さらにモレキュラーシーブ3A、
4Aおよび5Aとして市販されているものが特に好ましい。
モレキュラーシーブのような合成ゼオライトは、粉末状
あるいはペレット状などの種々の形態で使用することが
できる。
このような合成ゼオライトを使用する場合、その使用
量は、通常、前記一般式(I)で表される二重結合含有
化合物1ミリモルに対して0.5g以下、好ましくは0.02〜
0.3gの割合となる量である。
本発明の方法における反応は、液相中で連続的に行っ
てもよいし、回分的に行ってもよい。
反応温度は、通常、40〜200程度であり、特に50〜150
℃が好ましい。
以上の反応によって得られる反応混合物は、通常、副
生物、未反応の出発原料、触媒等を含有するため、本発
明の目的物であるエポキシ基含有化合物は、この反応混
合物中から分離、精製して得ることができる。用いられ
る分離方法は、特に制限されず、例えば、蒸留、吸着に
よる方法、抽出、再結晶等公知の分離方法によれば良
い。
本発明の方法によって得られるエポキシ基含有化合物
は、例えば、合成中間体、ポリマー原料等の用途に有用
である。
<実施例> 以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説
明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるもの
ではない。
(実施例1) 反応容器に、2−メチル−2−デセン10mmol、ブタノ
ール20mmolおよびジクロルエタン2mlを仕込み、ここ
に、触媒としてビス(2−エトキシカルボニルシクロヘ
キサノナト)ニッケル(前記式(II A)で表わされる化
合物)0.40mmolを溶解させた。さらに、モレキュラーシ
ーブス4A(アルドリッチ社製)1gを加えた。次いで、反
応容器内に、10kg/cm2の酸素ガスを充填し、100℃で6
時間反応させた。
得られた反応生成液をガスクロマトクラフィーを用い
て分析した結果、出発物質である2−メチル−2−デセ
ンの転化率は100%で、目的物のエポキシ基含有化合物
であるエポキシド(2,2−ジメチル−3−ヘプチルオキ
シラン)の収率は60%であった。
(実施例2〜5) 触媒として、ビス(2−エトキシカルボニルシクロヘ
キサノナト)ニッケルの代わりに、表1に示すニッケル
化合物を使用した以外は、実施例1と同様にして反応さ
せ、出発物質である2−メチル−2−デセンの転化率
と、目的物のエポキシ基含有化合物であるエポキシド
(2,2−ジメチル−3−ヘプチルオキシラン)の収率を
測定した。結果を表1に示す。
<発明の効果> 本発明の方法によれば、特定の構造のニッケル化合物
を触媒として用いる新規な反応により、エポキシ基含有
化合物を得ることができる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I): [式中、R1、R2、R3およびR4は同一でも異なっていても
    よく、水素原子またはアルキル基であり、またR1とR2
    並びにR3とR4は、それぞれ相互に結合して環を形成して
    いてもよい] で表される二重結合含有化合物を、 一般式(II): [式中、R5は低級アルキル基またはアリール基であり、
    R6は、水素原子または低級アルキル基であり、R5とR6
    相互に結合して環を形成していてもよく、R7は低級アル
    キル基である] または一般式(III): [式中、R8は低級アルキル基またはアリール基であり、
    R9は、水素原子または低級アルキル基であり、R8とR9
    相互に結合して環を形成していてもよく、R10およびR11
    は同一でも異なっていてもよく、低級アルキル基であ
    り、R10とR11は相互に結合して環を形成していてもよ
    い] で表わされるニッケル化合物から選ばれる少なくとも1
    種を触媒として用い、かつ1級アルコールおよび合成ゼ
    オライトの存在下に、酸素含有ガスと反応させる工程を
    含む、 一般式(IV): [R1、R2、R3およびR4は前記一般式(I)において定義
    したとおりである] で表されるエポキシ基含有化合物の製造方法。
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