JP4473282B2 - Fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst - Google Patents

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Description

本発明は、アルコールの酸化によりカルボニル化合物を得る反応に有用な触媒、及び該触媒を使用したカルボニル化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a catalyst useful for a reaction for obtaining a carbonyl compound by oxidation of an alcohol, and a method for producing a carbonyl compound using the catalyst.

アルコールからカルボニル化合物への変換は有機合成上もっとも重要な反応の一つであり、従来種々の触媒等が検討されている。例えば、Ru、Mg及びAlを骨格中に含む合成ハイドロタルサイト(特許文献1)や、Ru、Al及びCo、Mn、Fe、Znから選択される金属を基本骨格中に含む合成ハイドロタルサイト(特許文献2)をα,β−不飽和アルコールなど特定の構造を有するアルコール類の酸化触媒として使用する技術が知られている。又、より高活性の触媒としてハイドロタルサイト表面にRuなどの金属を固定化した酸化触媒(特許文献3)や、ヒドロキシアパタイトにパラジウムを固定化した酸化触媒(特許文献4)などが開示されており、種々のアルコールの酸化反応に使用されている。しかし、これらの触媒では十分満足できる活性は得られておらず、特に、反応性の低いアルコール(例えば、シクロヘキサノールなど)を簡易に酸化して高い収率で対応するカルボニル化合物を与えることのできる触媒が望まれていた。   Conversion from alcohol to carbonyl compound is one of the most important reactions in organic synthesis, and various catalysts have been studied. For example, a synthetic hydrotalcite containing Ru, Mg and Al in the skeleton (Patent Document 1), or a synthetic hydrotalcite containing a metal selected from Ru, Al and Co, Mn, Fe and Zn in the basic skeleton ( A technique using Patent Document 2) as an oxidation catalyst for alcohols having a specific structure such as α, β-unsaturated alcohol is known. Further, as a more active catalyst, an oxidation catalyst in which a metal such as Ru is immobilized on the hydrotalcite surface (Patent Document 3), an oxidation catalyst in which palladium is immobilized on hydroxyapatite (Patent Document 4), and the like are disclosed. It is used for oxidation reactions of various alcohols. However, these catalysts do not have a sufficiently satisfactory activity, and in particular, a low-reactivity alcohol (for example, cyclohexanol) can be easily oxidized to give the corresponding carbonyl compound in a high yield. A catalyst was desired.

特開2000−70723号公報JP 2000-70723 A 特開2000−86245号公報JP 2000-86245 A 特開2002−274852号公報JP 2002-274852 A 特開2002−275116号公報JP 2002-275116 A

本発明の目的は、アルコールを酸化して対応するカルボニル化合物を製造する方法において、簡易かつ効率よくカルボニル化合物の製造を行うことができ、特に、従来、酸化反応により十分な高収率でカルボニル化合物を得るのが難しかった反応性の低いアルコール類に対しても、高い活性を示す触媒と、該触媒を用いたカルボニル化合物の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to easily and efficiently produce a carbonyl compound in a method for producing a corresponding carbonyl compound by oxidizing an alcohol, and in particular, conventionally, a carbonyl compound can be obtained in a sufficiently high yield by an oxidation reaction. Another object of the present invention is to provide a catalyst exhibiting high activity even for a low-reactivity alcohol which is difficult to obtain, and a method for producing a carbonyl compound using the catalyst.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、フルオロアパタイト表面に、Ruカチオンを固定したフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒が、高い触媒活性を示すことを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst in which a Ru cation is immobilized on a fluoroapatite surface exhibits high catalytic activity, and the present invention has been completed. did.

すなわち本発明は、フルオロアパタイト表面にRuカチオンとともに、Coカチオン、Niカチオン、Mnカチオン及びFeカチオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の遷移金属カチオンを固定化した、アルコールを酸化して対応するカルボニル化合物を得る反応に用いるフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒を提供する。 That is, the present invention relates to a corresponding carbonyl compound obtained by oxidizing an alcohol and immobilizing at least one transition metal cation selected from the group consisting of Co cation, Ni cation, Mn cation and Fe cation together with Ru cation on the surface of fluoroapatite . A fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst for use in the reaction to obtain the above is provided.

本発明は又、フルオロアパタイト表面にRuカチオンとともに、Coカチオン、Niカチオン、Mnカチオン及びFeカチオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の遷移金属カチオンを固定化したフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒の存在下、アルコールを酸化して対応するカルボニル化合物を製造することを特徴とするカルボニル化合物の製造方法を提供する。 The present invention also provides a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst in which at least one transition metal cation selected from the group consisting of Co cation, Ni cation, Mn cation and Fe cation is immobilized on the fluoroapatite surface together with Ru cation. A method for producing a carbonyl compound is provided, wherein the corresponding carbonyl compound is produced by oxidizing an alcohol.

本発明のカルボニル化合物の製造方法においては、反応をフッ素系溶媒の存在下で行うことが好ましい。 In the method for producing a carbonyl compound of the present invention , the reaction is preferably performed in the presence of a fluorinated solvent.

本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒は、簡易に製造することが出来、アルコールの酸化により対応するカルボニル化合物を得る反応に対して高い活性を示す。特に、反応性が低く、従来十分な収率で対応するカルボニル化合物を得ることが難しかったシクロヘキサノールなど脂環式アルコール類に対しても高い活性を示す。さらに、本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒は、容易に再利用可能であり、特に再生処理を必要とせずに、高い活性を保持したまま繰り返し再利用することができる。   The fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention can be easily produced and exhibits high activity for the reaction to obtain the corresponding carbonyl compound by oxidation of alcohol. In particular, it exhibits high activity against alicyclic alcohols such as cyclohexanol, which are low in reactivity and conventionally difficult to obtain the corresponding carbonyl compound in a sufficient yield. Furthermore, the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention can be easily reused, and can be reused repeatedly while maintaining high activity without particularly requiring regeneration treatment.

本発明の方法によれば、簡易な操作により効率よくアルコールの酸化を行い、対応するカルボニル化合物を高収率で得ることができる。   According to the method of the present invention, alcohol can be oxidized efficiently by a simple operation, and the corresponding carbonyl compound can be obtained in high yield.

[フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒]
本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒は、フルオロアパタイトの表面に少なくともRuカチオンを含む、遷移金属カチオンが固定化された固体触媒である。上記フルオロアパタイトは、例えば、下記式(1)
Ca10-n(HPO4n(PO46-n(OH)2-n-mm・sH2O (1)
(式(1)中nは0又は1であり、mは1又は2であり、n+m=2を満たす。sは0〜3の数である)
で表される化合物であり、特に、下記式(2)
Ca10(PO462 (2)
で表される化合物である。
[Fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst]
The fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention is a solid catalyst in which a transition metal cation is immobilized, containing at least a Ru cation on the surface of the fluoroapatite. The fluoroapatite is, for example, the following formula (1)
Ca 10-n (HPO 4 ) n (PO 4 ) 6-n (OH) 2-nm F m · sH 2 O (1)
(In formula (1), n is 0 or 1, m is 1 or 2, and satisfies n + m = 2. S is a number from 0 to 3)
In particular, the compound represented by the following formula (2)
Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 (2)
It is a compound represented by these.

フルオロアパタイトは例えば、水酸化カルシウムスラリーにフッ素化水素アンモニウムとリン酸水溶液を滴下し、得られたスラリーを回収、焼成することにより調製することができる。
あるいは、フッ化カルシウムと炭酸カルシウムとリン酸カルシウム又はリン酸水素カルシウム二水和物の粉末を純水中で混合撹拌し、スラリーを生成した後、該スラリーを乾燥、焼成することにより調製することができる。フッ化カルシウム:炭酸カルシウム:リン酸カルシウム又はリン酸水素カルシウム二水和物の混合比はモル比で1:3:6程度とすることができる。これらを純水中で撹拌する際の温度は50〜150℃程度であり、撹拌時間は5〜30時間程度である。得られたスラリーを乾燥し、焼成する温度はおよそ800℃程度であり、焼成時間は0.5〜3時間程度とすることができる。
Fluoroapatite can be prepared, for example, by dropping ammonium fluoride and an aqueous phosphoric acid solution into a calcium hydroxide slurry, and collecting and firing the resulting slurry.
Alternatively, the powder of calcium fluoride, calcium carbonate and calcium phosphate or calcium hydrogen phosphate dihydrate can be prepared by mixing and stirring in pure water to form a slurry, and then drying and firing the slurry. . The mixing ratio of calcium fluoride: calcium carbonate: calcium phosphate or calcium hydrogen phosphate dihydrate can be about 1: 3: 6 in terms of molar ratio. The temperature at the time of stirring these in pure water is about 50-150 degreeC, and stirring time is about 5 to 30 hours. The obtained slurry is dried and fired at a temperature of about 800 ° C., and the firing time can be about 0.5 to 3 hours.

本発明において好適に使用できるフルオロアパタイトの市販の例としては、例えば、和光純薬株式会社製、商品名「アパタイトFAP、六方晶」が挙げられる。   Examples of commercially available fluoroapatite that can be suitably used in the present invention include trade names “Apatite FAP, hexagonal crystal” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

フルオロアパタイト表面に少なくとも1種の遷移金属カチオンを固定することにより、アルコール類の酸化反応に活性を示す触媒を調製できるが、十分な触媒活性を確保するためには、遷移金属カチオンとして少なくともRuカチオンを採用することが必要である。上記Ruカチオンには、Ru+、Ru2+、Ru3+、Ru4+、Ru5+、Ru6+、Ru7+、Ru8+などが含まれるが、本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒においてルテニウムカチオンは主としてRu3+、又はRu4+の酸化状態で存在すると考えられる。 By fixing at least one transition metal cation on the surface of fluoroapatite, a catalyst showing activity in the oxidation reaction of alcohols can be prepared. In order to ensure sufficient catalytic activity, at least a Ru cation is used as a transition metal cation. It is necessary to adopt. Examples of the Ru cation include Ru + , Ru 2+ , Ru 3+ , Ru 4+ , Ru 5+ , Ru 6+ , Ru 7+ , Ru 8+, and the like. In the metal cation catalyst, the ruthenium cation is considered to exist mainly in the oxidation state of Ru 3+ or Ru 4+ .

本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒において、上記Ruカチオンに加えて、さらにその他の1種又は2種以上の遷移金属カチオンがフルオロアパタイト表面に固定化されていることが好ましい。その他の遷移金属カチオンとしては、例えば、Cr2+、Cr3+、Mn2+、Mn3+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Co3+、Ni+、Ni2+、Ni3+、Cu+、Cu2+、Cu3+、Zn+、Zn3+、Mo3+、Mo4+、Mo5+、Mo6+、Rh3+、Pd2+、Ag+、Ag2+などが挙げられるがこれらに制限されない。これらの中で、Co2+、Co3+などのCoカチオン、Ni+、Ni2+、Ni3+などのNiカチオン、Mn2+、Mn3+などのMnカチオン及びFe2+、Fe3+などのFeカチオンを好適に使用することができる。 In the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention, in addition to the Ru cation, one or more transition metal cations are preferably immobilized on the fluoroapatite surface. Other transition metal cations include, for example, Cr 2+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Mn 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Co 2+ , Co 3+ , Ni + , Ni 2+ , Ni 3+, Cu +, Cu 2+, Cu 3+, Zn +, Zn 3+, Mo 3+, Mo 4+, Mo 5+, Mo 6+, Rh 3+, Pd 2+, Ag +, Ag 2 + Is mentioned, but not limited to these. Among these, Co cations such as Co 2+ and Co 3+ , Ni cations such as Ni + , Ni 2+ and Ni 3+ , Mn cations such as Mn 2+ and Mn 3+ , and Fe 2+ and Fe 3 Fe cations such as + can be preferably used.

すなわち、本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒の特に好ましい形態としては、フルオロアパタイト表面にRuカチオン及びCoカチオンが固定化されたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒(Ru/Co/FAP)、フルオロアパタイト表面にRuカチオン及びNiカチオンが固定化されたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒(Ru/Ni/FAP)、フルオロアパタイト表面にRuカチオン及びMnカチオンが固定化されたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒(Ru/Mn/FAP)、及びフルオロアパタイト表面にRuカチオン及びFeカチオンが固定化されたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒(Ru/Fe/FAP)などが挙げられる。とりわけ、フルオロアパタイト表面にRuカチオン及びCoカチオンが固定化されたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒(Ru/Co/FAP)は、RuカチオンとCoカチオンとの特異な共同効果が発現し、Ruカチオンの触媒活性が飛躍的に向上し、例えば、シクロヘキサノールなどの反応性の低いアルコールに対しても、極めて高い活性を示し、高い収率で対応するカルボニル化合物を与える。   That is, as a particularly preferred form of the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention, a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst (Ru / Co / FAP) in which a Ru cation and a Co cation are immobilized on the fluoroapatite surface, Fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst (Ru / Ni / FAP) in which Ru and Ni cations are immobilized on the surface of fluoroapatite, Fluoroapatite surface-immobilized metal in which Ru and Mn cations are immobilized on the surface of fluoroapatite Examples thereof include a cation catalyst (Ru / Mn / FAP) and a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst (Ru / Fe / FAP) in which a Ru cation and an Fe cation are immobilized on the surface of the fluoroapatite. In particular, a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst (Ru / Co / FAP) in which a Ru cation and a Co cation are immobilized on a fluoroapatite surface exhibits a specific joint effect between the Ru cation and the Co cation. The catalytic activity of the compound is dramatically improved. For example, it exhibits extremely high activity even with a low-reactivity alcohol such as cyclohexanol, and the corresponding carbonyl compound is obtained in a high yield.

本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒は、3種以上の遷移金属カチオンが固定化されていてもよく、例えば、Ruカチオン、Coカチオン及びNiカチオンの3種の金属カチオンが固定化された形態や、Ruカチオン、Coカチオン及びFeカチオンの3種が固定化された形態などが例示できるが、これらに限定されない。   In the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention, three or more kinds of transition metal cations may be immobilized, for example, three kinds of metal cations of Ru cation, Co cation and Ni cation are immobilized. Examples include, but not limited to, forms and forms in which three types of Ru cation, Co cation and Fe cation are immobilized.

フルオロアパタイト表面に上記遷移金属カチオンを固定化する方法としては、例えば、上記金属を含む化合物の溶液とフルオロアパタイトとを混合し、撹拌することによりフルオロアパタイト表面に金属カチオンを固定化する方法が挙げられる。金属を含む化合物としては、塩化物、臭化物、ヨウ化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の金属塩の他、金属錯体等を使用することもできる。溶媒としては、使用する金属化合物を溶解できればよく特に制限されないが、水、アセトン、アルコール類等を例示することができる。金属の固定化処理を行う際の金属を含む化合物の溶液の濃度は特に制限されず、例えば、0.1〜1000mMの範囲から選択することができる。撹拌時の温度は、例えば20〜150℃の範囲から選択することができるが、通常室温で行うことができる。フルオロアパタイト表面固定化金属粒子触媒の金属含有率は特に制限されないが、例えば、フルオロアパタイト1gに対して0.01〜10mmol、好ましくは2.5〜10mmolの範囲から選択することができる。撹拌時間は撹拌時の温度によっても異なるが、例えば1〜240分間、好ましくは5〜90分間の範囲から選択することができる。撹拌終了後は、必要に応じて水や有機溶媒等で洗浄し、乾燥することにより本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒を調製することができる。   Examples of the method for immobilizing the transition metal cation on the surface of fluoroapatite include a method of immobilizing the metal cation on the surface of fluoroapatite by mixing and stirring a solution of the compound containing the metal and fluoroapatite. It is done. As a compound containing a metal, a metal complex or the like can be used in addition to a metal salt such as chloride, bromide, iodide, carbonate, nitrate, sulfate, phosphate, and the like. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the metal compound to be used, and examples thereof include water, acetone, alcohols and the like. The density | concentration of the solution of the compound containing a metal at the time of performing a metal fixing process is not restrict | limited, For example, it can select from the range of 0.1-1000 mM. Although the temperature at the time of stirring can be selected from the range of 20-150 degreeC, for example, it can carry out normally at room temperature. The metal content of the fluoroapatite surface-immobilized metal particle catalyst is not particularly limited, and can be selected, for example, from the range of 0.01 to 10 mmol, preferably 2.5 to 10 mmol, with respect to 1 g of fluoroapatite. Although stirring time changes also with the temperature at the time of stirring, it can be selected from the range of 1-240 minutes, for example, Preferably it is 5-90 minutes. After completion of the stirring, the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention can be prepared by washing with water or an organic solvent, if necessary, and drying.

金属を含む化合物として、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物を使用する場合であれば、フルオロアパタイト表面にハロゲン化物を固定化した後で、炭酸ナトリウム水溶液等で処理することにより、ハロゲンアニオンと水酸化物イオンとを交換してもよい。   If a halide such as chloride, bromide or iodide is used as a compound containing a metal, after fixing the halide on the fluoroapatite surface, treatment with an aqueous sodium carbonate solution or the like can be performed. And hydroxide ions may be exchanged.

上記金属を含む化合物として、塩化物、臭化物、ヨウ化物等のハロゲン化物を使用する場合であれば、ハロゲン化物の状態でフルオロアパタイト表面に固定化した後、脱ハロゲン化剤と反応させることによりフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒を調製することができる。RuCl3を使用してRuカチオンを固定化する場合を例にとって説明すると、フルオロアパタイトを三塩化ルテニウム(III)RuCl3溶液で処理することにより一塩化ルテニウムがフルオロアパタイト表面に固定化された状態フルオロアパタイトスラリーが得られる。続いて、該スラリーを脱ハロゲン化剤で処理し、本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオンが得られる。脱ハロゲン化剤としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属が例示できる。なお、脱ハロゲン化剤処理を行う際は、アルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。 If a halide such as chloride, bromide or iodide is used as the compound containing the above metal, it is immobilized on the fluoroapatite surface in the halide state, and then reacted with a dehalogenating agent to react with the fluoride. An apatite surface-immobilized metal cation catalyst can be prepared. The case where Ru cation is immobilized using RuCl 3 will be described as an example. Fluoroapatite is treated with a ruthenium (III) trichloride RuCl 3 solution so that ruthenium monochloride is immobilized on the fluoroapatite surface. An apatite slurry is obtained. Subsequently, the slurry is treated with a dehalogenating agent to obtain the fluoroapatite surface-immobilized metal cation of the present invention. Examples of the dehalogenating agent include alkali metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium. In addition, when performing a dehalogenation agent process, it is preferable to carry out in inert gas atmosphere, such as argon and nitrogen.

フルオロアパタイト表面に2種以上の遷移金属カチオンを固定化する場合、すなわちRuカチオンとその他の遷移金属カチオンを固定化する場合は、例えば、その他の遷移金属を含む化合物の溶液でフルオロアパタイトを処理したところへ、Ru化合物(RuCl3など)の溶液を添加し、さらに撹拌等の処理を行うことにより固定化を行ってもよく、Ru化合物の溶液で処理した後にその他の遷移金属を含む化合物の溶液で処理してもよい。あるいは、Ru化合物とその他の遷移金属を含む化合物との両方を含む溶液を調製し、2種以上の金属の固定化を同時に行ってもよい。 When immobilizing two or more kinds of transition metal cations on the surface of fluoroapatite, that is, when immobilizing Ru cations and other transition metal cations, for example, fluoroapatite was treated with a solution of a compound containing other transition metals. However, immobilization may be performed by adding a solution of a Ru compound (RuCl 3 or the like), and further performing a treatment such as stirring, and after treating with a solution of the Ru compound, a solution of a compound containing another transition metal. May be processed. Alternatively, a solution containing both a Ru compound and a compound containing another transition metal may be prepared, and two or more kinds of metals may be immobilized simultaneously.

[カルボニル化合物の製造]
上述の本発明のフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒を用いて、種々のアルコール類を酸化することにより対応するカルボニル化合物を製造することができる。本発明の方法によって、脂環式アルコール及び非環式アルコール(鎖状脂肪族アルコール)のいずれをも効率よく酸化して対応するカルボニル化合物を高収率で製造することができる。
[Production of carbonyl compounds]
The corresponding carbonyl compound can be produced by oxidizing various alcohols using the above-described fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst of the present invention. By the method of the present invention, both the alicyclic alcohol and the acyclic alcohol (chain aliphatic alcohol) can be efficiently oxidized to produce the corresponding carbonyl compound in a high yield.

脂環式アルコールは、脂環式炭化水素の環を構成する炭素原子に水酸基が結合した化合物であって、具体的には例えば、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、シクロドデカノールなどの脂環式飽和アルコール;シクロペンテノール、シクロヘキセノールなどの脂環式不飽和アルコール;1−アダマンタノール、2−アダマンタノールなどの多環系脂環式飽和又は不飽和アルコールなどが挙げられる。   An alicyclic alcohol is a compound in which a hydroxyl group is bonded to a carbon atom constituting an alicyclic hydrocarbon ring. Specifically, for example, cyclobutanol, cyclopentanol, cyclohexanol, cycloheptanol, cyclooctanol. Alicyclic saturated alcohols such as cyclododecanol; alicyclic unsaturated alcohols such as cyclopentenol and cyclohexenol; polycyclic alicyclic saturated or unsaturated alcohols such as 1-adamantanol and 2-adamantanol Etc.

非環式アルコール(鎖状脂肪族アルコール)としては具体的には、例えば、メタノール、エタノール、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、1−ノナノール、1−デカノールなどの第1級の直鎖状脂肪族飽和アルコール;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、2−オクタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、2−ノナノール、2−デカノール等の第2級の直鎖状脂肪族飽和アルコール;アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、2−ヘキセン−1−オール、2,4−ヘキサジエン−1−オールなどの第1級の直鎖状不飽和アルコール;4−ペンテン−2−オールなどの第2級の直鎖状不飽和アルコール;3−メチル−1−ブタノールなどの第1級の分岐鎖状脂肪族飽和アルコール;3−メチル−2−ブタノールなどの第2級の分岐鎖状脂肪族飽和アルコール;3−メチル−2−ブテン−1−オール、4−メチル−2−プロペン−1−オールなどの第1級の分岐鎖状脂肪族不飽和アルコール;5−メチル−3−ヘキセン−2−オールなどの第2級の分岐鎖状脂肪族不飽和アルコール;1−ヒドロキシメチルアダマンタン、1−シクロヘキシル−2−プロパノール、ミルテノール、ペリリルアルコールなどの飽和又は不飽和の脂環式基を置換基として有する鎖状脂肪族アルコールが例示できる。   Specific examples of the acyclic alcohol (chain aliphatic alcohol) include, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1 -Primary linear aliphatic saturated alcohols such as nonanol, 1-decanol; 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2-heptanol, Secondary linear aliphatic saturated alcohols such as 3-heptanol, 2-octanol, 3-octanol, 4-octanol, 2-nonanol, 2-decanol; allyl alcohol, 3-buten-1-ol, 2- Primary linear unsaturated alkyl such as hexen-1-ol and 2,4-hexadien-1-ol Secondary linear unsaturated alcohols such as 4-penten-2-ol; primary branched aliphatic saturated alcohols such as 3-methyl-1-butanol; 3-methyl-2- Secondary branched aliphatic saturated alcohols such as butanol; primary branched aliphatic unsaturated alcohols such as 3-methyl-2-buten-1-ol and 4-methyl-2-propen-1-ol Saturated alcohols; secondary branched aliphatic unsaturated alcohols such as 5-methyl-3-hexen-2-ol; 1-hydroxymethyladamantane, 1-cyclohexyl-2-propanol, myrtenol, perillyl alcohol, etc. And a chain aliphatic alcohol having a saturated or unsaturated alicyclic group as a substituent.

上記脂環式アルコール及び非環式アルコール(鎖状脂肪族アルコール)は、置換基として、芳香族炭化水素基や複素環式基を有していてもよい。芳香族炭化水素基はフェニル基などの単環を含むものでもよく、ナフチル基、アズレニル基などの縮合多環を含むものでもよい。また、芳香族炭化水素基は、ニトロ基、スルホ基、クロロ基、フルオロ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基などの置換基を有していてもよい。置換基として芳香族炭化水素基を有するアルコールとしては、具体的には例えば、ベンジルアルコール、p−メチルベンジルアルコール、p−イソプロピルベンジルアルコール、p−ニトロベンジルアルコール、p−クロロベンジルアルコール、1−フェニルエタノール、ベンズヒドロール、シンナミルアルコール、フェニルシクロプロピルメタノールなどが例示できる。   The alicyclic alcohol and acyclic alcohol (chain aliphatic alcohol) may have an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group as a substituent. The aromatic hydrocarbon group may contain a monocycle such as a phenyl group, or may contain a condensed polycycle such as a naphthyl group or an azulenyl group. The aromatic hydrocarbon group may have a substituent such as a nitro group, a sulfo group, a chloro group, a fluoro group, an alkyl group, an alkenyl group, or an alkynyl group. Specific examples of the alcohol having an aromatic hydrocarbon group as a substituent include benzyl alcohol, p-methylbenzyl alcohol, p-isopropylbenzyl alcohol, p-nitrobenzyl alcohol, p-chlorobenzyl alcohol, 1-phenyl. Examples include ethanol, benzhydrol, cinnamyl alcohol, and phenylcyclopropylmethanol.

上記複素環式基としては、例えば、フラニル基、ベンゾジオキソール基などの含O複素環式基、ピロリル基などの含N複素環式基、チオニル基などの含S複素環式基が挙げられる。   Examples of the heterocyclic group include O-containing heterocyclic groups such as furanyl group and benzodioxole group, N-containing heterocyclic groups such as pyrrolyl group, and S-containing heterocyclic groups such as thionyl group. It is done.

本発明の方法により酸化することができるアルコール類にはヒドロキシケトン、ヒドロキシアルデヒドなども含まれる。ヒドロキシケトンとしては、例えば、6−ヒドロキシデカン−5−オン、アセトイン、ベンゾインなどのα−ヒドロキシケトンが挙げられ、これらの脱水素により対応するα−ジケトンが得られる。   Alcohols that can be oxidized by the method of the present invention include hydroxy ketones, hydroxy aldehydes and the like. Examples of the hydroxy ketone include α-hydroxy ketones such as 6-hydroxydecan-5-one, acetoin, and benzoin, and the corresponding α-diketone can be obtained by dehydrogenation thereof.

上記アルコール類をフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒の存在下、酸化することにより対応するカルボニル化合物を製造することができる。原料として第1級アルコールを使用した場合には対応するアルデヒドが、第2級アルコールを使用した場合には対応するケトンがそれぞれ得られる。   The corresponding carbonyl compound can be produced by oxidizing the alcohol in the presence of a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst. When a primary alcohol is used as a raw material, a corresponding aldehyde is obtained, and when a secondary alcohol is used, a corresponding ketone is obtained.

反応は、例えば、上記原料アルコールとフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒を混合撹拌することにより行うことができる。触媒の使用量は特に制限されないが、例えば、原料アルコール1molに対して、金属カチオンが0.001〜1mol、好ましくは0.05〜0.1mol、特に好ましくは0.01〜0.05molとなるような範囲から選択することができる。反応は、液相で行ってもよく、気相で行うこともできる。作業性などを考慮して、本発明においては液相で反応を行うことが好ましい。   The reaction can be performed, for example, by mixing and stirring the raw material alcohol and the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst. Although the usage-amount of a catalyst is not restrict | limited in particular, For example, a metal cation will be 0.001-1 mol with respect to 1 mol of raw material alcohol, Preferably it will be 0.05-0.1 mol, Most preferably, it will be 0.01-0.05 mol. A range can be selected. The reaction may be performed in the liquid phase or in the gas phase. In consideration of workability and the like, in the present invention, the reaction is preferably performed in a liquid phase.

反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができる。溶媒としては、原料として使用するアルコール類を溶解しうるものであり、反応を阻害しないものであれば特に制限されず、公知慣用の溶媒から適宜選択して使用することができる。例えば、トリフルオロトルエン、フルオロベンゼン、フルオロヘキサンなどのフッ素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼンなどの芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどのエーテル;アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル;アセトアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル;水;これらの混合物等が挙げられる。これらの中で、フッ素系溶媒を好適に使用でき、特にトリフルオロトルエンを好適に使用できる。   The reaction can be carried out in the presence or absence of a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve alcohols used as a raw material and does not inhibit the reaction, and can be appropriately selected from known and commonly used solvents. For example, fluorinated solvents such as trifluorotoluene, fluorobenzene and fluorohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, chlorobenzene and nitrobenzene; aliphatic carbonization such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane and methylcyclohexane Hydrogen; Ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and tetrahydropyran; Nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; Amides such as acetamide, dimethylacetamide, dimethylformamide, diethylformamide and N-methylpyrrolidone; Ethyl acetate, propyl acetate and butyl acetate Esters; water; and mixtures thereof. Among these, a fluorinated solvent can be preferably used, and trifluorotoluene can be particularly preferably used.

反応は、通常分子状酸素等の酸化剤(水素補足剤)の存在下に行われる。反応は常圧、又は加圧下において行うことができる。反応温度は、原料として使用するアルコールの種類や溶媒の種類に応じて選択することができ、特に制限されないが例えば、0〜250℃、好ましくは60〜200℃、特に好ましくは150〜190℃の範囲から選択することができる。   The reaction is usually performed in the presence of an oxidizing agent (hydrogen scavenger) such as molecular oxygen. The reaction can be carried out at normal pressure or under pressure. The reaction temperature can be selected according to the type of alcohol and the type of solvent used as a raw material, and is not particularly limited, but is, for example, 0 to 250 ° C, preferably 60 to 200 ° C, particularly preferably 150 to 190 ° C. You can choose from a range.

反応時間は、原料として使用するアルコールの種類や溶媒の種類、反応温度等に応じて適宜選択することができ特に制限されないが、例えば0.5〜200時間、好ましくは1〜150時間の範囲から選択することができる。反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方式で行うことができる。反応終了後、反応生成物は、例えば、ろ過、濃縮、蒸溜、抽出、晶析、再結晶、吸着、カラムクロマトグラフィーなど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。   The reaction time can be appropriately selected according to the type of alcohol used as a raw material, the type of solvent, the reaction temperature, and the like, and is not particularly limited. For example, the reaction time is from 0.5 to 200 hours, preferably from 1 to 150 hours. You can choose. The reaction can be carried out in a conventional manner such as batch, semi-batch, or continuous. After completion of the reaction, the reaction product can be separated and purified by separation means such as filtration, concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, adsorption, column chromatography, etc., or a separation means combining these.

反応終了後、フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒は、ろ過や遠心分離等の操作により回収し、そのまま、又は必要に応じて水や有機溶媒などにより洗浄後、繰り返しアルコールの酸化触媒として使用することができる。フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒を繰り返し使用して反応を行った場合であっても、触媒活性は低下せず、高い収率で対応するカルボニル化合物を製造することができる。   After completion of the reaction, the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst is recovered by an operation such as filtration or centrifugation, and is used as it is or after being washed with water or an organic solvent as necessary, and repeatedly used as an oxidation catalyst for alcohol. Can do. Even when the reaction is carried out by repeatedly using a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst, the catalytic activity does not decrease, and the corresponding carbonyl compound can be produced in a high yield.

以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

参考例1−0)
RuCl3・2H2O(0.0364g(Ru:0.15mmol))を水(10mL)に溶解して得た溶液に、フルオロアパタイト(和光純薬株式会社製:商品名『アパタイトFAP、六方晶』)1.5gを加え、室温で15分間撹拌後、脱イオン水で洗浄し、さらに110℃にて12時間乾燥することにより、フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒A(Ru/FAP)を得た。
( Reference Example 1-0)
To a solution obtained by dissolving RuCl 3 .2H 2 O (0.0364 g (Ru: 0.15 mmol)) in water (10 mL), fluoroapatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Apatite FAP, hexagonal crystal” ] 1.5 g was added, stirred at room temperature for 15 minutes, washed with deionized water, and further dried at 110 ° C. for 12 hours to obtain fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst A (Ru / FAP). It was.

参考例1−1)
シクロヘキサノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、参考例1−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒A(Ru/FAP)0.2gをガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率22%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロヘキサノン)を得た。
( Reference Example 1-1)
Cyclohexanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, 0.2 g of the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst A (Ru / FAP) obtained in Reference Example 1-0 was placed in a glass pressure-resistant reaction tube. The mixture was stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 ° C. for 3 hours. The corresponding carbonyl compound (cyclohexanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 22% was obtained.

(実施例2−0)
CoCl2・6H2O(0.1330g)を水(30mL)に溶解して得た溶液に、フルオロアパタイト(和光純薬株式会社製:商品名『アパタイトFAP、六方晶』)1.5gを加え、さらにNa2CO3(0.8g)を水(5mL)に溶かして得た溶液を加えた。室温で1時間撹拌した後に、RuCl3・2H2O(0.0364g(Ru:0.15mmol))を水(10mL)に溶解して得た溶液を加えてさらに室温で15分撹拌後、脱イオン水で洗浄し、110℃にて12時間乾燥することによりフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)を得た。
(Example 2-0)
To a solution obtained by dissolving CoCl 2 · 6H 2 O (0.1330 g) in water (30 mL), 1.5 g of fluoroapatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Apatite FAP, hexagonal crystal”) is added. Further, a solution obtained by dissolving Na 2 CO 3 (0.8 g) in water (5 mL) was added. After stirring at room temperature for 1 hour, a solution obtained by dissolving RuCl 3 .2H 2 O (0.0364 g (Ru: 0.15 mmol)) in water (10 mL) was added, and the mixture was further stirred at room temperature for 15 minutes. It was washed with ionized water and dried at 110 ° C. for 12 hours to obtain a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP).

(実施例2−1)
シクロヘキサノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例2−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率96%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロヘキサノン)を得た。
(Example 2-1)
Cyclohexanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, 0.2 g (Ru / Co / FAP) fluoroapatite surface immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP) obtained in Example 2-0 made of glass It put in the pressure | voltage resistant reaction tube, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. The corresponding carbonyl compound (cyclohexanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 96% was obtained.

(実施例2−2)
シクロペンタノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例2−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率99%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロペンタノン)を得た。
(Example 2-2)
Cyclopentanol (1 mmol), trifluorotoluene (2.4 ml), fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP) 0.2 g (Ru content: 0.02 mmol) obtained in Example 2-0 It put into the pressure-resistant reaction tube made, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. The corresponding carbonyl compound (cyclopentanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 99% was obtained.

(実施例2−3)
シクロオクタノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例2−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率99%以上に相当する対応するカルボニル化合物(シクロオクタノン)を得た。
(Example 2-3)
Cyclooctanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, 0.2 g (Ru / Co / FAP) fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP) obtained in Example 2-0 made of glass It put in the pressure | voltage resistant reaction tube, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. A corresponding carbonyl compound (cyclooctanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 99% or more was obtained.

(実施例2−4)
2−アダマンタノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例2−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて2時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率99%に相当する対応するカルボニル化合物(2−アダマンタノン)を得た。
(Example 2-4)
2-Adamantanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, 0.2 g (Ru content: 0.02 mmol) of the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP) obtained in Example 2-0 The mixture was placed in a glass pressure-resistant reaction tube and stirred at 180 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere at 1 atm (0.1 MPa). The corresponding carbonyl compound (2-adamantanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 99% was obtained.

(実施例2−5)
2−オクタノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例2−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率99%に相当する対応するカルボニル化合物(2−オクタノン)を得た。
(Example 2-5)
2-octanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP) 0.2 g (Ru content: 0.02 mmol) obtained in Example 2-0 was added to glass. It put into the pressure-resistant reaction tube made, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. The corresponding carbonyl compound (2-octanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 99% was obtained.

(実施例3−0)
NiCl2・6H2O(0.03562g)を水(30mL)に溶解して得た溶液に、フルオロアパタイト(和光純薬株式会社製:商品名『アパタイトFAP、六方晶』)1.5gを加え、さらにNa2CO3(0.8g)を水(5mL)に溶かして得た溶液を加えた。室温で1時間撹拌した後に、RuCl3・2H2O(0.0364g(Ru:0.15mmol))を水(10mL)に溶解して得た溶液にを加えてさらに室温で15分撹拌後、脱イオン水で洗浄し、110℃にて12時間乾燥することによりフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒C(Ru/Ni/FAP)を得た。
(Example 3-0)
To a solution obtained by dissolving NiCl 2 .6H 2 O (0.03562 g) in water (30 mL), 1.5 g of fluoroapatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Apatite FAP, hexagonal crystal”) is added. Further, a solution obtained by dissolving Na 2 CO 3 (0.8 g) in water (5 mL) was added. After stirring at room temperature for 1 hour, RuCl 3 .2H 2 O (0.0364 g (Ru: 0.15 mmol)) was dissolved in water (10 mL) and added to the resulting solution, followed by further stirring at room temperature for 15 minutes. The product was washed with deionized water and dried at 110 ° C. for 12 hours to obtain a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst C (Ru / Ni / FAP).

(実施例3−1)
シクロヘキサノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例3−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒C(Ru/Ni/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率78%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロヘキサノン)を得た。
(Example 3-1)
1 mmol of cyclohexanol, 2.4 ml of trifluorotoluene, 0.2 g (Ru content: 0.02 mmol) of the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst C (Ru / Ni / FAP) obtained in Example 3-0 made of glass It put in the pressure | voltage resistant reaction tube, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. The corresponding carbonyl compound (cyclohexanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 78% was obtained.

(実施例4−0)
MnCl2・4H2O(0.0345g)を水(30mL)に溶解して得た溶液に、フルオロアパタイト(和光純薬株式会社製:商品名『アパタイトFAP、六方晶』)1.5gを加え、さらにNa2CO3(0.8g)を水(5mL)に溶かして得た溶液を加えた。室温で1時間撹拌した後に、RuCl3・2H2O(0.0364g(Ru:0.15mmol))を水(10mL)に溶解して得た溶液を加えてさらに室温で15分撹拌後、脱イオン水で洗浄し、110℃にて12時間乾燥することによりフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒D(Ru/Mn/FAP)を得た。
(Example 4-0)
To a solution obtained by dissolving MnCl 2 .4H 2 O (0.0345 g) in water (30 mL), 1.5 g of fluoroapatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Apatite FAP, hexagonal crystal”) is added. Further, a solution obtained by dissolving Na 2 CO 3 (0.8 g) in water (5 mL) was added. After stirring at room temperature for 1 hour, a solution obtained by dissolving RuCl 3 .2H 2 O (0.0364 g (Ru: 0.15 mmol)) in water (10 mL) was added, and the mixture was further stirred at room temperature for 15 minutes. The fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst D (Ru / Mn / FAP) was obtained by washing with ion water and drying at 110 ° C. for 12 hours.

(実施例4−1)
シクロヘキサノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例4−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒D(Ru/Mn/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率66%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロヘキサノン)を得た。
(Example 4-1)
Cyclohexanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, 0.2 g (Ru / Mn / FAP) fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst D (Ru / Mn / FAP) obtained in Example 4-0 made of glass It put in the pressure | voltage resistant reaction tube, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. The corresponding carbonyl compound (cyclohexanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 66% was obtained.

(実施例5−0)
FeCl3・6H2O(0.0269g)を水(30mL)に溶解して得た溶液に、フルオロアパタイト(和光純薬株式会社製:商品名『アパタイトFAP、六方晶』)1.5gを加え、さらにNa2CO3(0.8g)を水(5mL)に溶かして得た溶液を加えた。室温で1時間撹拌した後に、RuCl3・2H2O(0.0364g(Ru:0.15mmol))を水(10mL)に溶解して得た溶液にを加えてさらに室温で15分撹拌後、脱イオン水で洗浄し、110℃にて12時間乾燥することによりフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒E(Ru/Fe/FAP)を得た。
(Example 5-0)
To a solution obtained by dissolving FeCl 3 .6H 2 O (0.0269 g) in water (30 mL), 1.5 g of fluoroapatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Apatite FAP, hexagonal crystal”) is added. Further, a solution obtained by dissolving Na 2 CO 3 (0.8 g) in water (5 mL) was added. After stirring at room temperature for 1 hour, RuCl 3 .2H 2 O (0.0364 g (Ru: 0.15 mmol)) was dissolved in water (10 mL) and added to the resulting solution, followed by further stirring at room temperature for 15 minutes. By washing with deionized water and drying at 110 ° C. for 12 hours, a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst E (Ru / Fe / FAP) was obtained.

(実施例5−1)
シクロヘキサノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、実施例5−0で得られたフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒E(Ru/Fe/FAP)0.2g(Ru含量:0.02mmol)をガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率61%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロヘキサノン)を得た。
(Example 5-1)
Cyclohexanol 1 mmol, trifluorotoluene 2.4 ml, 0.2 g (Ru content: 0.02 mmol) of the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst E (Ru / Fe / FAP) obtained in Example 5-0 made of glass It put in the pressure | voltage resistant reaction tube, and stirred at 1 atm (0.1 MPa) and 180 degreeC for 3 hours by oxygen atmosphere. The corresponding carbonyl compound (cyclohexanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 61% was obtained.

(比較例1)
CoCl2・6H2O(0.1330g)を水(30mL)に溶解して得た溶液に、フルオロアパタイト(和光純薬株式会社製:商品名『アパタイトFAP、六方晶』)1.5gを加え、さらにNa2CO3(0.8g)を水(5mL)に溶かして得た溶液を加えた。室温で1時間撹拌した後に、脱イオン水で洗浄し、110℃にて12時間乾燥することによりフルオロアパタイト表面固定化Coカチオン触媒(Co/FAP)を得た。
シクロヘキサノール1mmol、トリフルオロトルエン2.4ml、上述のフルオロアパタイト表面固定化Coカチオン触媒(Co/FAP)0.2gをガラス製耐圧反応管に入れ、酸素雰囲気下、1atm(0.1MPa)、180℃にて3時間撹拌した。GC(ガスクロマトグラフィー)収率7%に相当する対応するカルボニル化合物(シクロヘキサノン)を得た。
(Comparative Example 1)
To a solution obtained by dissolving CoCl 2 · 6H 2 O (0.1330 g) in water (30 mL), 1.5 g of fluoroapatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: trade name “Apatite FAP, hexagonal crystal”) is added. Further, a solution obtained by dissolving Na 2 CO 3 (0.8 g) in water (5 mL) was added. After stirring at room temperature for 1 hour, it was washed with deionized water and dried at 110 ° C. for 12 hours to obtain a fluoroapatite surface-immobilized Co cation catalyst (Co / FAP).
1 mmol of cyclohexanol, 2.4 ml of trifluorotoluene, and 0.2 g of the above-described fluoroapatite surface-immobilized Co cation catalyst (Co / FAP) were put in a pressure-resistant reaction tube made of glass, and 1 atm (0.1 MPa), 180 in an oxygen atmosphere. Stir at 0 ° C. for 3 hours. The corresponding carbonyl compound (cyclohexanone) corresponding to a GC (gas chromatography) yield of 7% was obtained.

(実施例6)
[フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒の再利用]
フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒の再利用を以下の手順により11回まで行った。実施例2−1で、反応終了後、反応液を回収した後の、使用済みのフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒B(Ru/Co/FAP)が入ったままの反応管に、シクロヘキサノール(各再利用につき約1.1〜1.4mmol)を添加し、実施例2−1と同様の条件で反応を行った。フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒Bの再利用は11回まで行い、各々得られたシクロオクタノンのGC(ガスクロマトグラフィー)収率を求めた。表1にシクロオクタノンの収率及び、RuあたりのTON(ターンオーバー数)を示す。フルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒は、11回の再利用後も活性の低下はほとんどみられなかった。
(Example 6)
[Reuse of metal cation catalyst immobilized on fluoroapatite surface]
The fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst was reused up to 11 times according to the following procedure. In Example 2-1, after the reaction was completed, the reaction liquid was recovered, and the reaction tube containing the used fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B (Ru / Co / FAP) was placed in a cyclohexanol ( About 1.1 to 1.4 mmol) was added for each reuse, and the reaction was carried out under the same conditions as in Example 2-1. The fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst B was reused up to 11 times, and the GC (gas chromatography) yield of each obtained cyclooctanone was determined. Table 1 shows the yield of cyclooctanone and the TON (turnover number) per Ru. The activity of the fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst hardly decreased even after 11 reuses.

Figure 0004473282
Figure 0004473282

Claims (3)

フルオロアパタイト表面にRuカチオンとともに、Coカチオン、Niカチオン、Mnカチオン及びFeカチオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の遷移金属カチオンを固定化した、アルコールを酸化して対応するカルボニル化合物を得る反応に用いるフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒。 It is used for the reaction to obtain the corresponding carbonyl compound by oxidizing alcohol , in which at least one transition metal cation selected from the group consisting of Co cation, Ni cation, Mn cation and Fe cation is immobilized together with Ru cation on the fluoroapatite surface. Fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst. フルオロアパタイト表面にRuカチオンとともに、Coカチオン、Niカチオン、Mnカチオン及びFeカチオンからなる群より選ばれる少なくとも一種の遷移金属カチオンを固定化したフルオロアパタイト表面固定化金属カチオン触媒の存在下、アルコールを酸化して対応するカルボニル化合物を製造することを特徴とするカルボニル化合物の製造方法。 Alcohol is oxidized in the presence of a fluoroapatite surface-immobilized metal cation catalyst in which at least one transition metal cation selected from the group consisting of Co cation, Ni cation, Mn cation and Fe cation is immobilized on the fluoroapatite surface together with Ru cation. To produce a corresponding carbonyl compound. フッ素系溶媒の存在下で反応を行う請求項2記載のカルボニル化合物の製造方法。The method for producing a carbonyl compound according to claim 2, wherein the reaction is carried out in the presence of a fluorinated solvent.
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