JP2950334B2 - ニポキシ基含有化合物の製造方法 - Google Patents

ニ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、
エチレン性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]で表されるエチレン性二重結合含有化合物
を、 一般式(II): [式中、R5およびR7は同一でも異なってもよく、低級ア
ルキル基であり、R6は、水素原子、ハロゲン原子、低級
アルキル基、アリール基またはアリールアルキル基であ
り、R6とR7は相互に結合して環を形成していてもよい] で表されるニッケル化合物を触媒として用い、かつ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、
酸素含有ガスと反応させる工程を含む、 一般式(III): [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。
また、前記一般式(I)で表されるエチレン性二重結
合含有化合物と、酸素含有ガスとの反応を、前記一般式
(II)で表されるニッケル化合物と合成ゼオライトの存
在下に行うのが好ましい。
本発明の出発物質であるエチレン性二重結合含有化合
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、水素原子またはアルキル基
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R
4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)で表されるエチレン性二重結合含有
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
水素類などが挙げられる。
本発明の方法においては、これらのエチレン性二重結
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。
本発明において触媒として用いられるニッケル化合物
を表す前記一般式(II)において、R5およびR7は同一で
も異なってもよく、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、イソプロピル基、t−ブチル基などが挙げられ
る。
またR6は水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、
アリール基またはアリールアルキル基である。ハロゲン
原子としては、例えば、塩素、フッ素、臭素等が挙げら
れる。低級アルキル基としては、例えば、メチル基、エ
チル基、プロピル基等が挙げられ、アリール基として
は、フェニル基、o−、m−またはp−トルイル基等が
挙げられ、アリールアルキル基としては、ベンジル基等
が挙げられる。
さらに、R5とR7は相互に結合して5員環または6員環
等の環を形成していてもよい。
この一般式(II)で表されるニッケル化合物の好まし
いものとして、下記式(II A)〜(II G)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
物に対応するジケトン化合物と、NiSO4またはNiCl2とを
用いて、脱塩法で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)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)で表されるエチレン性二重結合
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)で表されるエチレ
ン性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級アルコールまたは2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;イソプロパノール、sec−ブチル
アルコール、シクロペンタノール、シクロヘキサノー
ル、α−フェネチルアルコール等の2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級アルコールおよび/また
は2級アルコールの使用量は、出発物質である前記一般
式(I)で表されるエチレン性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、 ベンゼンおよびトルエンのような芳香族溶媒: クロロホルム、ジクロルメタンおよびジクロロエタン
のようなハロゲン化炭化水素系溶媒: 酢酸エチルのようなエステル系溶媒、並びに アセトニトリル、THFなどを挙げることができる。こ
れらの溶媒は単独であるいは組み合わせて使用すること
ができる。
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、反応を合成セオライ
トの存在下に行うと、より高い収率で前記一般式(II
I)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)で表されるエチレン性二
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、プロパ
ノール1.5mlおよびジクロルエタン2ml、および触媒とし
てビス(3−メチルアセチルアセトナト)ニッケル90mg
(0.30mmolを仕込んだ。次いで、反応容器内に、10kg/c
m2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グラフィーにかけ
て、分析した結果、2−メチル−2−デセンの転化率は
95%で、目的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40%であった。
(実施例2) 反応容器に、さらにモレキュラーシーブ4A(アルドリ
ッチ社製)1gを仕込み、反応混合液を懸濁させた以外
は、実施例1と同様にして反応させ、得られた反応生成
液をガスクロマトグラフィーにかけて分析したところ、
2−メチル−2−デセンの転化率は100%で、目的物で
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54%であった。
(実施例3) プロパノールの代わりにイソプロパノール1.5mlを用
いた以外は実施例1と同様にして反応させ、得られた反
応生成液をガスクロマトグラフィーにかけて分析したと
ころ、2−メチル−2−デセンの転化率は100%であ
り、目的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40%であった。
(実施例4) 反応容器にさらにモレキュラーシーブ4A1gを仕込み、
反応混合液を懸濁させた以外は、実施例3と同様にして
反応させ、得られた反応生成液をガスクロマトグラフィ
ーにかけて分析したところ、2−メチル−2−デセンの
転化率は100%であり、目的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47%であ
った。
(実施例5〜9) 2−メチル−2−デセンの代わりに、表1で示すオレ
フィンおよび反応時間で反応を行った以外は実施例2と
同様にして反応を行い、得られた反応生成液をガスクロ
マトグラフィーで分析し、使用したオレフィンの転化
率、および目的物であるエポキシ基含有化合物の収率を
求めた。結果を表1に示す。
(実施例10) 2−メチル−2−デセンの代りに2−ノルボルネン10
mmolを用い、プロパノールの代わりにイソプロパノール
を用い、さらに反応容器にモレキュラーシーブ4A1gを仕
込み、反応混合液を懸濁させた以外は、実施例1と同様
にして反応させた。
得られた反応生成液をガスクロマトグラフィーで分析
した結果、2−ノルボルネンの転化率は88%であり、目
的物であるexo−2,3−エポキシノルボルネンの収率は59
%であった。
(実施例11〜15) 触媒としてビス(3−メチルアセチルアセトナト)ニ
ッケルの代りに、表2に示すニッケル化合物を用いた以
外は実施例10と同様にして反応を行った。
得られた反応生成液をガスクロマトグラフィーで分析
し、2−ノルボルネンの転化率、および目的物であるエ
ポキシ基含有化合物の収率を求めた。結果を表2に示
す。
(比較例1) 反応容器に、2−メチル−2−デセン10mmol、ジクロ
ロメタン2mlおよび、ビス(3−メチルアセチルアセト
ナト)ニッケル90mgを入れ、実施例1と同様の条件下に
反応を行った。
このようにして得られた反応液を、ガスクロマトグラ
フィーを用いて分析した結果、2−メチル−2−デセン
の転化率は80%で、目的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)が10%生成してい
た。
(比較例2) 実施例1の反応でアルコールを1,1−ジメチルエタノ
ール(t−ブタノール)にかえた以外は同様にして反応
を行った。
このようにして得られた反応液を、ガスクロマトグラ
フィーを用いて分析した結果、2−メチル−2−デセン
の転化率は20%で、目的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)が7%生成してい
た。
(比較例3) ビス(3−メチルアセチルアセトナト)ニッケルの代
りに、ビス(1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロアセチルア
セトナト)ニッケルを用いた以外は、実施例1と同様に
して反応を行った。
得られた反応生成液を、ガスクロマトグラフィーで分
析したところ、2−メチル−2−デセンの転化率は0で
あり、エポキシド(2,2−ジメチル−3−ヘプチルオキ
シラン)が生成しなかったことがわかった。
<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 (2)

    (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]で表されるエチレン性二重結合含有化合物
    を、一般式(II): [式中、R5およびR7は同一でも異なってもよく、低級ア
    ルキル基であり、R6は、水素原子、ハロゲン原子、低級
    アルキル基、アリール基またはアリールアルキル基であ
    り、R6とR7は相互に結合して環を形成していてもよい] で表されるニッケル化合物を触媒として用い、かつ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、
    酸素含有ガスと反応させる工程を含む、 一般式(III): [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。
  2. 【請求項2】前記一般式(I)で表されるエチレン性二
    重結合含有化合物と、酸素含有ガスとの反応を、前記一
    般式(II)で表されるニッケル化合物と合成ゼオライト
    の存在下に行うことを特徴とする請求項1に記載のエポ
    キシ基含有化合物の製造方法。
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