JP3001653B2 - ドデカンジオン酸の製造方法 - Google Patents
ドデカンジオン酸の製造方法Info
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Description
ドデカンジオン酸の製造に関するものである。酸化剤は
四酸化ルテニウムである。四酸化ルテニウムは反応混合
物中で+4酸化状態のセリウムにより再生される。
デセンの空気酸化により製造されており、従ってシクロ
ドデカノールまたはシクロドデカノンを生成する。これ
らの化合物は次に硝酸により酸化されて酸となる。その
ような方法は米国特許3,637,832中に開示されて
いる。
オレフィン類からアルデヒド類、ケトン類およびカルボ
ン酸類への酸化は、マック・リーン(Mac Lean)他の米国
特許3,459,644中に開示されている。
成した二酸化ルテニウムを水相中での次亜塩素酸ナトリ
ウムにより四酸化ルテニウムに酸化するという二相系で
の四酸化ルテニウムを用いる飽和シクロ炭化水素類から
ジオン酸類への酸化は、スピッツアー(Spitzer)他のザ
・ジャーナル・オブ・ザ・オーガニック・ケミストリイ
(J. Org. Chem.)、40巻、No.17、1975、25
39−40頁中に開示されている。
を使用しそして生成した二酸化ルテニウムを水相中で電
気分解により酸化して間接的に四酸化物へ戻すような二
相系を用いるアルコール類からカルボニル化合物への酸
化は、ザ・ジャーナル・オブ・ザ・オーガニック・ケミ
ストリイ(J. Org. Chem.)、51巻、155−161
頁、(1986)中に開示されている。
ンへの電気分解による酸化、およびメタンスルホン酸中
での芳香族化合物からカルボニル含有化合物への酸化に
おける酸化剤としてのセリウム+4イオンの使用は、ク
レー(Kreh)の米国特許4,639,298中に開示されて
いる。
オン酸への酸化方法であり、そしてそれはセリウム+4
イオン、四酸化ルテニウムおよびメタンスルホン酸と硫
酸からなる群から選択される1種以上の酸を含有してい
る水相、並びに四酸化ルテニウムおよびシクロドデセン
を含有している有機相からなる二相混合物を生成する段
階を含んでいる。該混合物において、セリウム+4イオ
ン対四酸化ルテニウムのモル比は1より大きく、好適に
は5より大きい。シクロドデセンおよび四酸化ルテニウ
ムは有機相中に可溶性である。有機相中で、シクロドデ
センをドデカンジオン酸に酸化し、そして四酸化ルテニ
ウムを二酸化ルテニウムおよびそれの錯体類を含む1種
以上の亜酸化物に還元する。還元された状態のルテニウ
ムは有機相中では限定された溶解度を有しており、そし
てそれは沈澱を生成する傾向があり、該沈澱は水相中に
抽出または溶解され、そこでそれをセリウム+4イオン
により酸化して四酸化ルテニウムとし、そして再生され
た四酸化ルテニウムを再び有機相中に溶解させ、そこで
それが別のシクロドデセンと反応する。シクロドデセン
をアルデヒドまたは他の中間生成物にではなく希望する
酸に高収率で確実に転化させるには、混合物中の四酸化
ルテニウム対シクロドデセンのモル比は反応の酸化工程
中に1より大きくなくてはならない。最終的にルテニウ
ムを還元された状態のままで且つ大部分を水相中に残す
ためには、Ce+4/ルテニウム比が1より低下してもよ
い。最少の望ましくない副生物を伴う効率的反応を確実
にするためには、反応混合物を約25−85℃の範囲内
の温度に保つべきである。次に有機相を水相から分離
し、そしてドデセンジオン酸を有機相から結晶化により
分離する。水相を電気分解による酸化にかけてセリウム
+3イオンをセリウム+4イオンに転化させることもで
きる。水相中に含まれている還元されたルテニウムは同
時に酸化されて四酸化ルテニウムとされるであろう。
んど損失されずに酸化で製造されるドデカンジオン酸が
容易に有機相から回収されることである。Ce+4/ルテ
ニウムが1より小さい時にはシクロドデセン酸化の終了
時に還元されたルテニウムの大部分は水相中に存在して
おり、有機相中には非常に少量のルテニウムだけが存在
している。
ニウムの濃度は、混合物の約5−1300重量ppmに
変えることができる。
には0.5対1−10対1の範囲である。
四酸化ルテニウムのモル比は、5対1−10,000対
1、好適には2,000対1、に変えることができる。
有することもできる。メタンスルホン酸または硫酸は、
セリウムイオンを水相中に可溶性に保つのに充分な濃度
で存在している。メタンスルホン酸の+4および+3の
両方のセリウム塩類は他の一般的な酸類の塩類より可溶
性である。好適には、酸はメタンスルホン酸であり、そ
して二相混合物中の濃度は約1.5−9モルである。
酸に転化させる全体的工程は、図面を参照することによ
り容易に理解されよう。四酸化ルテニウム、セリウム+
4イオンおよびメタンスルホン酸を含有している図面で
1として示されている水溶液を、撹拌されている反応器
2に供給する。有機溶媒の溶液3、例えば吉草酸および
シクロドデセン、も反応器にゆっくり供給する。反応器
を撹拌して、良く混合された二相系を得る。反応が完了
した後に、反応器の内容物を導管4を介してデカンター
5に送り、そこで有機相を水相から分離する。有機相を
導管6を介して晶出装置7および分離器8に送る。有機
相、例えば吉草酸、を次に導管9を介して再循環させ、
そこに追加のシクロドデセンを導管10を介して加え
る。デカンター5のところで分離する水相および構成水
を導管11を介してポンプ12および導管13を通して
電気分解槽14の陽極室に送る。槽14の陰極室はメタ
ンスルホン酸水溶液を含有しており、それは導管15、
ポンプ16、および導管17を介して再循環されてお
り、H2気体が導管20を介して除去される。現在は+
4状態のセリウムを含有している再生された陽極液並び
に四酸化ルテニウムを、導管18を介して反応器2に再
循環させる。分離器8のところで得られた粗製ドデカン
ジオン酸を、導管19を介して精製段階に送る。
反応器中のCe+4対ルテニウム比は1より大きく保たれ
ており、そしてプラグ流れ「処理」反応器を反応器2と
デカンター5の間に加え、そこでは反応器2からの流出
物が反応し続けながら、セリウム+4イオン対四酸化ル
テニウムの比は1以下に低下させられる。反応器を処理
する別法として、還元剤、例えばシュウ酸、またはメタ
ノールの如き脂肪族アルカノール、またはアルデヒド、
を混合物に加えて、Ce+4および四酸化ルテニウムを亜
酸化物に還元することができ、そしてその結果として有
機相中のルテニウムの量を確実に非常に少量にすること
ができる。該方法をバッチ式で操作する時には、必要に
応じて還元剤を加えることもできる。還元剤の使用量
は、反応混合物中の+4状態のセリウムの濃度を約0に
そして四酸化ルテニウムの量を約0に減少させるのに充
分なものでなければならない。
びドデカンジオン酸用の溶媒として作用する有機相は水
相中に不溶性であるかまたは非常に微溶性でなければな
らず、該方法の実施条件下で液体でなければならず、反
応条件下で容易に酸化されてはならず、そしてルテニウ
ムの低酸価酸化物に関する劣悪な溶媒または非−溶媒で
なければならない。有機相用の適当な物質には、例えば
吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、イソ酪酸、2−エチル
酪酸、酪酸、ヘプタン酸、オクタン酸、および該酸類の
混合物の如き酸類が包含される。他の種類の溶媒はこれ
らの性質の一部を有しており、そしてそれらは程度の差
はあれども適している。これらには、飽和炭化水素類、
例えばシクロヘキサンおよびヘキサンなど、並びにハロ
ゲン化された飽和炭化水素類、例えばクロロおよびフル
オロエタン、プロパンなどが包含される。
5.6%CH3SO3H水溶液中0.33N Ce(OSO2
CH3)4を70ml加えた。この溶液を60℃に加熱
し、そして0.05gのルテニウムアセチルアセトネー
トおよび10mlの吉草酸をパドル撹拌しながら加え
た。反応混合物が黄色に変わった(約30秒間)後に、
0.086gのシクロドデセンを3分間にわたり滴々添
加した。オレフィン添加の完了後に混合物をさらに5分
間撹拌し、次に傾斜させて、透明な黄色の吉草酸相
(5.8g)および水相(92g)を生成した。分析
は、シクロドデセンがドデカンジオン酸に88%の選択
率で転化されたことを示していた。
コに、50%(重量/重量)メタンスルホン酸水溶液中
のメタンスルホン酸セリウムとして存在している0.7
5N Ce+4を1250ml加えた。この溶液を60℃
に加熱し、そして粉末状ルテニウムアセチルアセトネー
ト(1.2231g=3.07ml)を約500rpmで
撹拌しながら加えた。この添加中に、緑色は還元された
ルテニウムの消失を連想させ、そしてRuO4の黄色が
Ce+4による酸化として出現した。黄色が持続した後
に、225mlの吉草酸をフラスコに加えた。
℃に保ちながら、25mlの吉草酸中に12.1gのシ
クロドデセン(96%のシクロドデセン、4%のシクロ
ドデカン)を含有している溶液を24分間にわたりRu
O4/Ce+4溶液に加えた。その後60℃における5分
間の処理時間が続き、その時点で透明な黄色の吉草酸相
を除去しそして室温に冷却して7.0gの粗製ドデカン
ジオン酸を生成した。
析は、シクロドデセンから生成物であるドデカンジオン
酸への87%の選択率(95%転化率)または両相中に
存在している合計C10、C11、およびC12二塩基酸への
94%の選択率を示していた。観察された残りのシクロ
ドデセン酸化生成物は、低級二塩基酸類(C4−C9)で
あった。前記のシクロドデセンのRuO4/Ce+4酸化
から得られた水性母液を、電気分解槽の陽極受器に加え
た。50%(重量/重量)CH3SO3Hを含有している
水溶液をこの電気分解槽の陰極受器に加えた。50℃の
陽極受器温度を保ちながら陽極および陰極に対する15
分間び循環(7.5cm/秒の速度)後に、100cm2
電極間に5.0アンペアを通しながら2.1−→2.2の
電圧を白金コーテイングされたニオブ陽極とステンレス
鋼陰極との間に設定した。陽極液を定期的に取り出しそ
してCe+4に関して滴定すると、Ce+3>0.1である
時には電流効率(クーロン当量-1Ce+4理論値/クーロ
ン当量-1Ce+4実測値×100)は75−85%である
ことが示された。
おりである。
よび(c)メタンスルホン酸と硫酸からなる群から選択
される1種以上の酸を含有している水溶液からなる水
相、並びにシクロドデセンを含有している有機相を有す
る混合物であり、ここで混合物中のCe+4対四酸化ル
テニウムの全体的モル比が1より大きいような混合物を
生成し、そして該混合物中のシクロドデセンを約25−
85℃の範囲内の温度において酸化することからなる、
シクロドデセンをドデカンジオン酸へ酸化する方法。
の比が1より大きい、上記1の方法。
少する、上記1の方法。
以下となる水準まで減少する、上記1の方法。
酸化ルテニウム濃度を低下させる別段階をその後に実施
する、上記3の方法。
有機相から分離する追加段階を含む、上記1の方法。
り酸化してCe+4イオンを再生させる、上記6の方
法。
0ppmの範囲内である、上記1の方法。
ある、上記1の方法。
酸、2−エチル酪酸、酪酸、ヘプタン酸、オクタン酸、
および該酸類の混合物からなる群から選択される酸を含
有している、上記1の方法。
の方法。
への酸化方法の工程図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)Ce+4イオン、(b)四酸化ル
テニウムおよび(c)メタンスルホン酸と硫酸からなる
群から選択される1種以上の酸を含有している水溶液か
らなる水相、並びにシクロドデセンを含有している有機
相を有する混合物であり、ここで混合物中のCe+4対
四酸化ルテニウムの全体的モル比が1より大きいような
混合物を生成し、そして該混合物中のシクロドデセンを
約25−85℃の範囲内の温度において酸化することか
らなる、シクロドデセンをドデカンジオン酸へ酸化する
方法。
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