JP5469607B2 - アルコールの水素移動反応に用いる触媒、その製造方法、及びカルボニル基含有化合物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルコールの水素移動反応用ルテニウム担持チタニア触媒およびその製造方法、前記触媒を用いてアルコールを酸素分子により酸化して、ケトン、アルデヒド等のカルボニル基含有化合物を製造する方法に関するものである。また、本発明は前記触媒を用いたアルコールの水素移動反応である二級アルコールをラセミ化する方法、アルコールの酸化によりカルボニル化合物を製造する方法、およびカルボニル化合物の還元によりアルコールを製造する方法に関するものである。

工業的に重要なアルコールの水素移動反応の例として、アルコールの酸化反応、二級アルコールのラセミ化反応、カルボニル化合物を酸化剤としたアルコールの酸化反応、アルコールを還元剤としたカルボニル基含有化合物の還元反応、アルコールを水素源としたアリルアルコール類の水素化反応がある。

アルコールを酸化する方法の１つとして、ルテニウム担持触媒の存在下に酸素分子と接触させる方法が知られている。例えば、米国特許第４９９６００７号明細書（特許文献１）には、ルテニウム担持アルミナ、ルテニウム担持カーボン等のルテニウム触媒を、ジヒドロキシナフタレン等の酸素活性化剤と共に存在させて、上記酸化反応を行うことが提案されている。また、特開平１１−２２６４１７号公報（US6166264）（特許文献２）には、ジクロロトリス（トリフェニルホスフィン）ルテニウム、テトラプロピルアンモニウム過ルテニウム酸塩、ルテニウム担持カーボン等のルテニウム触媒を、ジオキシベンゼン類等の酸素活性化剤と共に存在させて、上記酸化反応を行うことが提案されている。しかしながら、これらの方法では、酸素活性化剤が必要であり、酸化生成物の選択率の点で満足のいくものではなかった。

また、特開２０００−７０７２３号公報（特許文献３）ではルテニウム含有ハイドロタルサイト触媒、特開２００１−２４６２６２号公報（特許文献４）ではルテニウム配位ヒドロキシアパタイト触媒、特開２００４−８９４号公報（US7169954）（特許文献５）ではルテニウム担持アルミナ触媒、米国特許２００５−００５９８３９公報（特許文献６）では、酸化ルテニウムをアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、酸化スズに担持した触媒を存在させて、酸素活性化剤を使用せずに、酸素分子により酸化反応を行うことが提案されている。しかしながら、これらの方法でもルテニウム触媒の活性が必ずしも十分でないため、所望のアルコール転化率が得られず、酸化生成物の生産性の点で満足できないことがあった。

一方、Bulletin of the Chemical Society of Japan,64,1160(1991)（非特許文献１）ではアナターゼ型チタニア触媒を存在させて、酸素分子により光酸化反応を行うことが提案されている。しかしながら、この方法は光を必要とするため、工業的規模での実施は容易ではなく、アナターゼ型チタニア触媒の活性が十分でないため、所望のアルコール転化率が得られず、酸化生成物の生産性の点で満足できないことがあった。

鏡像異性体的に光学純度の高いアルコールは、医薬品および農業分野において極めて重要である。鏡像異性体的に光学純度の高いアルコールを工業的に製造する方法の一つに、ラセミ混合物の分割を行う方法がある。しかし、この方法の大きな欠点は収率が最大５０％に限定されてしまうことである。ラセミ混合物の分割では、必要とされない鏡像異性体を回収再利用することが望まれている。必要とされない鏡像異性体の回収再利用の方法の一つにラセミ化があり、医薬品および農業分野では、固体触媒を用いた温和な条件下でのラセミ化が望まれている。

固体触媒を用いた温和な条件下での二級アルコールのラセミ化について、例えば、特開平９−１７６０５３号公報（特許文献７）では、強酸性イオン交換樹脂を触媒とした二級アルコールのラセミ化が提案されている。しかしながら、この方法では、所望のアルコール転化率が得られず、ラセミ混合物の生産性の点で満足できないことがあった。

カルボニル化合物を酸化剤としたアルコールの酸化反応では、オッペナウアー（Oppenauer）酸化が知られている。

アルコールを還元剤としたカルボニル化合物の還元反応では、メールワイン・ポンドルフ・バーレー（Meerwein-Ponndorf-Verley）還元（ＭＰＶ還元）が知られている。

オッペナウアー（Oppenauer）酸化とメールワイン・ポンドルフ・バーレー（Meerwein-Ponndorf-Verley）還元は逆反応の関係にあり、平衡反応となっている。平衡を偏らせるために、還元剤のアルコールまたは酸化剤のカルボニル化合物を溶媒として多量に使用し、平衡をずらしている。しかしながら、これらの反応は均一触媒反応であり、反応生成物と触媒の分離に煩雑な操作を必要とするために、触媒の固体化が望まれている。

米国特許第４９９６００７号明細書 特開平１１−２２６４１７号公報 特開２０００−７０７２３号公報 特開２００１−２４６２６２号公報 特開２００４−８９４号公報 米国特許２００５−００５９８３９公報 特開平９−１７６０５３号公報

Bulletin of the Chemical Society of Japan,64,1160(1991)

本発明の目的は、優れた水素移動反応活性を有するルテニウム担持触媒とその製造方法を提供すること、及びアルコールを酸化して、高い選択率及び収率で、ケトン、アルデヒド等のカルボニル基含有化合物を生産性良く製造し得る方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、得られた触媒を用いて、二級アルコールを高い転化率でラセミ化して、ラセミ混合物を得る方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記の触媒を用いてアルコールの酸化によりカルボニル化合物を生産性よく製造する方法、及びカルボニル化合物の還元によりアルコールを生産性よく製造する方法を提供することにある。

本発明者等は、鋭意研究を行った結果、特定の処方でルテニウムをアナターゼ型チタニアに担持させることにより、アルコールの水素移動反応用触媒として好適なルテニウム担持チタニア触媒が得られ、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

［１］ 水酸化ルテニウムがアナターゼ型チタニアに担持されていることを特徴とするアルコールの水素移動反応用触媒。
［２］ アナターゼ型チタニアのアナターゼ比率が５０％以上である前項［１］に記載のアルコールの水素移動反応用触媒。
［３］ 三価のルテニウムを含む溶液にアナターゼ型チタニア微粒子を懸濁させた後、塩基を加えて、溶液のｐＨを８以上とし、生成したルテニウム担持チタニアを分離することを特徴とするアルコールの水素移動反応用触媒の製造方法。
［４］ 前項［１］または［２］に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に、アルコールと酸素分子とを接触させ、前記アルコールの水素移動反応を行うことを特徴とするカルボニル基含有化合物の製造方法。
［５］ アルコールが、下記式（１）

（式中、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^１およびＲ^２が結合して環を形成していてもよい。）
で示されるものであり、カルボニル基含有化合物が、下記式（２）

（式中、Ｒ^１およびＲ^２は前記と同じ意味を表す。）
で示されるアルデヒドまたはケトンである前項［４］に記載のカルボニル基含有化合物の製造方法。
［６］ 前項［１］または［２］に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に二級アルコールの水素移動反応を行うことを特徴とする二級アルコールのラセミ化方法。
［７］ 二級アルコールが、下記式（３）

（式中、Ｒ^３およびＲ^４は同一ではなく、それぞれ独立してハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^３およびＲ^４が結合して光学中心炭素原子に対して非対称な環を形成していてもよい。）
で示されるＤ体、Ｌ体、またはＤ体とＬ体のいずれかの比率が高い混合物である前項［６］に記載の二級アルコールのラセミ化方法。
［８］ 前項［１］または［２］に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に、カルボニル化合物（Ｂ）を酸化剤として、アルコール（Ａ）を酸化することを特徴とするカルボニル化合物（Ａ）の製造方法。
［９］ アルコール（Ａ）が、下記式（４）

（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^５およびＲ^６が結合して環を形成していてもよい。）
で示される前項［８］に記載のカルボニル化合物（Ａ）の製造方法。
［１０］ 前項［１］または［２］に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に、アルコール（Ａ）を還元剤として、カルボニル化合物（Ｂ）を還元することを特徴とするアルコール（Ｂ）の製造方法。
［１１］ カルボニル化合物（Ｂ）が、下記式（５）

（式中、Ｒ^７およびＲ^８は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^７およびＲ^８が結合して環を形成していてもよい。）
で示される前項［１０］に記載のアルコール（Ｂ）の製造方法。

本発明のルテニウム担持チタニアを触媒として用いることにより、アルコールを酸素分子により酸化し、アルコールからケトン、アルデヒド等の酸化生成物を生産性良く製造することができる。本発明ではアルコールがカルボン酸まで酸化されないため、高収率でアルデヒド、ケトンを製造することができる。

また、本発明のルテニウム担持チタニアを触媒として用いれば、温和な条件下で高転化率で二級アルコールをラセミ化することができるため、ラセミ混合物の分割により発生していた必要としない鏡像異性体を回収再利用することができる。また、カルボニル化合物を酸化剤としたアルコールの酸化によるカルボニル化合物の製造、及びアルコールを還元剤としたカルボニル化合物の還元によるアルコールの製造を生産性良く行うことができる。

本発明の水酸化ルテニウム触媒によるアルコールの酸化反応の反応機構を示す図である。 本発明の水酸化ルテニウム触媒によるアルコールの酸化反応及びカルボニル化合物の還元反応の反応機構を示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
［アルコールの水素移動反応用ルテニウム担持チタニア触媒］
本発明のルテニウム担持チタニア触媒の製造方法においては、ルテニウム原料として三価のルテニウムを用い、まず、その溶液にアナターゼ型チタニア（二酸化チタン）の微粒子を懸濁させる。

この三価のルテニウム源に用いることのできるルテニウム化合物としては、例えば、塩化ルテニウム（III）、臭化ルテニウム（III）のようなハロゲン化物や、硝酸ルテニウム（III）、硫酸ルテニウム（III）のようなオキソ酸塩等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることができる。中でも、塩化ルテニウム（III）のようなハロゲン化物が好ましい。

上記ルテニウム溶液における溶媒としては、通常、水が用いられるが、必要に応じて水と有機溶媒との混合溶媒を用いてもよいし、また有機溶媒を単独で用いてもよい。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、アセトン等が挙げられる。溶媒の使用量は、ルテニウム溶液中のルテニウム濃度が通常０．１ｍＭ〜１Ｍ、好ましくは１ｍＭ〜１００ｍＭとなるように調整される。

また、上記ルテニウム溶液に懸濁させるアナターゼ型チタニアとしては、アナターゼ型チタニアを主成分とするチタニアであれば、ルチル型チタニア、ブルッカイト型チタニア等の各種チタニアを含んでもよい。中でもアナターゼ比率が５０％以上のアナターゼ型チタニアが好ましく、７５％以上がさらに好ましい。チタニアの使用量は、得られるルテニウム担持チタニア触媒におけるルテニウム含量が通常０．１〜２０質量％、好ましくは０．５〜１０質量％となるように調整される。アナターゼ型チタニア微粒子の粒径は、懸濁液が安定であれば特に限定されないが、その９０質量％以上が、おおむね０．００１〜３μｍの範囲にあることが好ましい。比表面積に換算すると、０．５〜１５００ｍ^２／ｇの範囲であり、１〜１０００ｍ^２／ｇの範囲が好ましい。

本発明におけるアナターゼ型チタニアとは、チタニアの結晶のＸ線回折（ASTM D3720-90の方法に従う。）においてアナターゼの回折角（２θ＝２４〜２６°）を含むチタニアであり、アナターゼ比率は下記式で示される。

式中、アナターゼ回折角強度はＸ線回折角（２θ＝２４〜２６°）の強度（ピーク面積）を表し、ルチル回折角強度はルチル回折角（２θ＝２６〜２８°）の強度（ピーク面積）を表す。前記ピーク面積は、Ｘ線回折スペクトルの該当干渉線におけるベースラインから突出した部分の面積をいい、その算出方法は公知の方法で行えばよく、例えば、コンピュータ計算、近似三角形化等などの手法により求められる。

こうして得られたチタニア懸濁液のｐＨは通常２程度である。次いでこの懸濁液に、塩基を加え、懸濁液のｐＨを通常８以上、好ましくは１０以上、さらに好ましくは１２〜１４に調整する。チタニア懸濁液の作製時に最初からｐＨを８以上に調整しておくことは好ましくない。ｐＨが８未満の状態から塩基を加えていくことが重要である。このｐＨが変化していく過程で溶液中のルテニウムがチタニア粒子表面へ吸着、析出していくことにより、活性の高い触媒となると思われる。塩基を加えない場合には、得られるルテニウム担持チタニア触媒の水素移動反応用触媒としての活性が十分でない。この塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムのような金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウムのような金属炭酸塩；酢酸ナトリウム、酢酸カリウムのような金属酢酸塩；ケイ酸ナトリウムのような金属ケイ酸塩；アンモニア等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。

塩基を加えた後の懸濁液を固液分離操作に付すことにより、その懸濁液からルテニウム担持チタニア触媒を分離することができる。この固液分離操作としては、通常、ろ過やデカンテーションが採用される。分離されたルテニウム担持チタニア触媒は、必要に応じて水洗、乾燥等の操作に付される。

上記方法で製造されたルテニウム担持チタニア触媒は、ルテニウムが水酸化ルテニウム（Ｒｕ（ＯＨ）_３）となっている。ただし、ルテニウム自体は３価であるが、ルテニウム原子がチタニアと結合することもあり、Ｒｕ（ＯＨ）・・・Ｔｉ、Ｒｕ（ＯＨ）_２・・・Ｔｉのような形となっているケースもある。本発明によるルテニウム担持チタニア触媒はＸ線回折法でルテニウム金属クラスタおよびＲｕＯ_２の回折ピークは観測されないことが好ましい。

［アルコールの水素移動反応］
以上のようにして得られるルテニウム担持チタニア触媒は、アルコールの水素移動反応用触媒として好適に用いることができる。

本発明におけるアルコールの水素移動反応とは、図１に示すように、アルコール性水酸基を持つ炭素からの水素原子の移動を伴う触媒反応をいう。

本発明のアルコールの酸化反応は、アルコールのＯＨ基を持つ炭素からルテニウム触媒への水素原子の移動に続き、触媒がルテニウムヒドリドとして脱離することからの脱離反応によりカルボニル基含有化合物が生成する。本発明において、カルボニル基含有化合物とはアルデヒドおよびケトンをいう。触媒は酸素分子により水酸化ルテニウム触媒へと再生される。系内に酸素分子が存在しない場合にはルテニウムヒドリドから水酸化ルテニウムへの再生反応に、生成したカルボニル基含有化合物が消費され、もとのアルコールに戻ってしまい、収率が低下する。なお、アルコールが光学異性体であれば生成物（アルコール）がラセミ化しているので反応の進行自体は確認できる。

前記アルコールの水素移動反応において、ルテニウムヒドリドから水酸化ルテニウムへの再生反応にカルボニル基含有化合物の酸素が消費される場合、図２に示すように、アルコールの酸化及びカルボニル化合物の還元が表裏一体で起こる。

［１］アルコール（Ａ）の酸化（Oppenauer酸化）
溶媒としてアセトンなどのカルボニル化合物（「カルボニル化合物（Ｂ）」とする）を用いた場合、水酸化ルテニウム触媒により基質であるアルコール（Ａ）が酸化され対応するカルボニル化合物（Ａ）が生成する。触媒の水酸化ルテニウムはルテニウムヒドリドとなる。このルテニウムヒドリドは溶媒のカルボニル化合物（Ｂ）が還元される事で再生される。カルボニル化合物（Ｂ）は還元されて対応するアルコール（「アルコール（Ｂ）」）となる。ここで溶媒のカルボニル化合物（Ｂ）は酸化剤として作用していることになる。具体例として、アルコール（Ａ）がエタノール、カルボニル化合物（Ｂ）がアセトンの場合には以下のようになる。
基質：アルコール（Ａ）（エタノール）→カルボニル化合物（Ａ）（アセトアルデヒド）、
溶媒（酸化剤）：カルボニル化合物（Ｂ）（アセトン）→アルコール（Ｂ）（イソプロピルアルコール）。

［２］カルボニル化合物（Ｂ）の還元（Meerwein-Ponndorf-Verley還元）
溶媒としてイソプロピルアルコールなどのアルコール（「アルコール（Ａ）」とする。）を用いた場合、水酸化ルテニウム触媒によりアルコール（Ａ）が酸化されてルテニウムヒドリドが生成する。ルテニウムヒドリドにより基質であるカルボニル化合物（Ｂ）が還元されてアルコール（Ｂ）が合成される。アルコール（Ａ）が多量にあるので、ルテニウムヒドリドの生成は主にアルコール（Ａ）により行われる。ここで溶媒のアルコール（Ａ）は還元剤として作用していることになる。具体例として、カルボニル化合物（Ｂ）がアセトフェノン、アルコール（Ａ）がイソプロピルアルコールの場合には以下のようになる。
基質：カルボニル化合物（Ｂ）（アセトフェノン）→アルコール（Ｂ）（１−フェニルエタノール）、
溶媒（還元剤）：アルコール（Ａ）（イソプロピルアルコール）→カルボニル化合物（Ａ）（アセトン）。
なお、アルコール（Ａ）の酸化反応とカルボニル化合物（Ｂ）の還元反応は表裏一体であり、どちらを基質とみなし、他方を溶媒とみなすかによってその呼称が決まる。

［３］ラセミ化
溶媒としてトルエンなど反応に不活性なものを用い、基質であるアルコール（Ａ）として光学異性体の一方のみを加えた場合、カルボニル化合物（Ａ）＝カルボニル化合物（Ｂ）として働き、アルコール（Ａ）のラセミ体であるアルコール（Ｂ）が生成する。

［アルコールの酸化（カルボニル基含有化合物の製造方法）］
ルテニウム担持チタニア触媒を用いたアルコールの水素移動反応として、アルコールを酸素分子により酸化する場合を以下に示す。この酸化反応は、液相、気相のいずれでも行うことができるが、液相にて行うのがより好ましい。ルテニウム担持チタニア触媒の使用量は、アルコール１モルに対して、ルテニウムとして、通常０．０００００１〜１モル、好ましくは０．０００１〜０．１モル、さらに好ましくは、０．００１〜０．０５モルである。

基質のアルコールは、一級アルコールでもよいし、二級アルコールでもよく、また、１価のアルコールでもよいし、多価のアルコールでもよく、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。

基質のアルコールとしては、好適には、下記式（１）

で示されるものが使用される。

上記式（１）中、Ｒ^１およびＲ^２は、水素原子；ハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい炭化水素基；ハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい芳香族基；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい複素環基を表す。Ｒ^１およびＲ^２は相互に結合して環を形成していてもよい。また、Ｒ^１とＲ^２は同じであっても異なっていてもよい。

炭化水素基としては炭素数１〜３０のものが好ましい。特に炭素数１〜２０のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリール基、アリールアルキル基、アリールアルケニル基であるのが好ましい。炭化水素基等に結合してもよいハロゲノ基としては塩素基、弗素基、臭素基、ヨウ素基が挙げられる。アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロピオキシ基、ブトキシ基、２−エトキシ−エトキシ基が挙げられる。ハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基または芳香族基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、２−エチル−ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、フェニル基、ｏ−トリル基、ｐ−トリル基、４−エチルフェニル基、４−プロピルフェニル基、４−イソプロピルフェニル基、ベンジル基、ナフチル基が挙げられ、中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ｐ−トリル基が好ましい。

複素環基としては酸素、窒素および硫黄から選ばれるヘテロ原子を含むものが好ましく、またこの複素環は５員環または６員環であるのが好ましい。具体的にはフラン基、チオフェン基、ピリジル基などが挙げられる。

Ｒ^１およびＲ^２が結合して環を形成している場合、この環は炭素数５〜２０の単環または多環であるのが好ましい。Ｒ^１およびＲ^２が結合して環（水酸基が結合している炭素原子が含まれた形で表現する。）を形成している例としては、シクロペンタン環、２−メチルシクロペンタン環、シクロヘキサン環、２−メチルシクロヘキサン環、シクロヘプタン環、２−メチルシクロヘプタン環、シクロオクタン環、２−メチルシクロオクタン環、シクロドデカン環、２−メチルシクロドデカン環、ノルボルネン環、１−インダン環、１−テトラリン環、フルオレン環等が挙げられる。

上記式（１）で示されるアルコールの具体例としては、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−デカノール、１−ドデカノール、１−テトラデカノール、１−ヘキサデカノール（パルミチンアルコール）、１−オクタデカノール（ステアリルアルコール）、１−エイコサノール、３−メチル−１−ブタノール、３，３−ジメチル−１−ブタノール、４−メチル−１−ペンタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２，２−ジメチル−１−ペンタノール、５−メチル−１−ヘキサノール、３−クロロ−１−プロパノール、アリルアルコール、ゲラニオール、ベンジルアルコール、ｐ−メチルベンジルアルコール、ｐ−メトキシベンジルアルコール、ｐ−クロロベンジルアルコール、ｐ−ニトロベンジルアルコール、２−フェニルエタノール、２−（ｐ−クロロフェニル）エタノール、シンナミルアルコール、フルフリルアルコール、２−チオフェンメタノール、３−ピリジルメタノール、２−プロパノール、２−ブタノール、２−ペンタノール、２−ヘキサノール、２−ヘプタノール、２−オクタノール、２−デカノール、２−エイコサノール、３−ペンタノール、３−ヘキサノール、３−ヘプタノール、３−デカノール、３−エイコサノール、４−ヘプタノール、４−デカノール、４−エイコサノール、３−メチル−２−ブタノール、３，３−ジメチル−２−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−メチル−３−ペンタノール、２，２−ジメチル−３−ペンタノール、５−メチル−３−ヘキサノール、１−クロロ−２−プロパノール、１−ブロモ−２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−フェノキシ−２−プロパノール、１−アセトキシ−２−プロパノール、３−ペンテン−２−オール、１−フェニルエタノール、シクロプロピルフェニルメタノール、ベンズヒドロール、１−（ｐ−トリル）エタノール、１−（ｐ−クロロフェニル）エタノール、１−（ｐ−ブロモフェニル）エタノール、１−（ｐ−メトキシフェニル）エタノール、１−（ｐ−フェノキシフェニル）エタノール、１−（ｐ−アセトキシフェニル）エタノール、１−フェニル−２−プロパノール、１−（ｐ−トリル）−２−プロパノール、１−（ｐ−クロロフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−ブロモフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−メトキシフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−フェノキシフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−アセトキシフェニル）−２−プロパノール、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、ｅｘｏ−ノルボルネオール、ｅｎｄｏ−ノルボルネオール、１−インダノール、１−テトラロール、９−フルオレノール等が挙げられる。

これらの中では汎用性の面からメタノール、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−デカノール、１−ドデカノール、１−テトラデカノール、１−ヘキサデカノール（パルミチンアルコール）、１−オクタデカノール（ステアリルアルコール）などの末端に水酸基が結合している直鎖の脂肪族アルコールが好ましい。

上記酸化反応で使用する酸素分子としては、酸素ガス、空気、または酸素ガスもしくは空気を窒素、二酸化炭素、ヘリウム等の不活性ガスで希釈したものを用いることができる。アルコールと酸素分子との接触は、例えば、アルコールおよび上記ルテニウム担持チタニア触媒を含む液を、酸素分子含有ガスの雰囲気下に置くことにより行ってもよいし、この液中に酸素分子含有ガスを吹き込むことにより行ってもよい。

上記酸化反応は溶媒の存在下に行ってもよく、無溶媒でもよい。溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムのようなハロゲン化脂肪族炭化水素類；酢酸イソブチル、酢酸ｔ−ブチルのようなエステル類；アセトニトリルのようなニトリル類；ベンゼン、トルエンのような芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、トリフルオロトルエンのようなハロゲン化芳香族炭化水素類等、酸化反応に対してアルコールより不活性なものが挙げられる。溶媒を用いる場合、その使用量は、アルコール１００質量部に対して、通常１〜１０００００質量部、好ましくは１０〜１００００質量部である。

上記酸化反応の反応温度は、通常２０〜３００℃、好ましくは５０〜２００℃である。反応圧力は、通常、０．１〜１０ＭＰａである。また、上記酸化反応は、連続式で行ってもよいし、回分式で行ってもよい。

上記酸化反応により、基質のアルコールから酸化生成物として各種カルボニル化合物を製造することができる。例えば、アルコールとして、一級アルコールを用いた場合、対応するアルデヒドおよび／またはカルボン酸を製造することができ、アルコールとして、二級アルコールを用いた場合、対応するケトンを製造することができる。原料アルコールを多量に用いた場合は、生成したアルデヒドおよびケトンは原料アルコールと反応してアセタールおよびケタールとして得られる場合もある。また、アルコールとして、多価のアルコールを用いた場合、対応するポリカルボニル化合物を製造することができる。

アルコールとして、前記式（１）で示されるものを用いた場合、酸化生成物として、下記式（２）

（式中、Ｒ^１およびＲ^２は前記と同じ意味を表す。）
で示されるアルデヒドまたはケトンを製造することができる。

上記酸化反応液中の酸化生成物は、酸化反応混合物を必要に応じて濾過、濃縮、洗浄、アルカリ処理、酸処理等の操作に供した後、蒸留、晶析等で精製することにより、酸化反応混合物から分離することができる。

［二級アルコールのラセミ化反応］
ルテニウム担持チタニア触媒を用いたアルコールの水素移動反応として、二級アルコールのラセミ化反応の例を以下に示す。このラセミ化反応は、液相、気相のいずれでも行うことができるが、液相にて行うことがより好ましい。ルテニウム担持チタニア触媒の使用量は、二級アルコール１モルに対して、ルテニウムとして、通常０．０００００１〜１モル、好ましくは０．０００１〜０．１モル、さらに好ましくは、０．００１〜０．０５モルである。

基質の二級アルコールは、光学異性体を持つ二級アルコールであることが好ましく、Ｌ体またはＤ体の比率のどちらが高くても良い。また、１価のアルコールであってもよいし、多価のアルコールであってもよく、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。また、光学異性体を持たないアルコールと併用しても良い。

基質の二級アルコールとしては、好適には、下記式（３）

で示されるものが用いられる。

Ｒ^３およびＲ^４は同一ではなく、それぞれ独立してハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい炭化水素基、またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい芳香族基またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい複素環基を表す。また、Ｒ^３およびＲ^４が結合して光学中心炭素原子に対して非対称な環を形成していてもよい。

炭化水素基としては炭素数１〜３０のものが好ましい。炭化水素基等に結合してもよいハロゲノ基としては塩素基、弗素基、臭素基、ヨウ素基が挙げられる。アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロピオキシ基、ブトキシ基、２−エトキシ−エトキシ基が挙げられる。ハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基または芳香族基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、２−エチル−ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、フェニル基、ｏ−トリル基、ｐ−トリル基、４−エチルフェニル基、４−プロピルフェニル基、４−イソプロピルフェニル基、ベンジル基、ナフチル基が挙げられ、中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ｐ−トリル基が好ましい。複素環基としてはフラン基、チオフェン基、ピリジル基などが挙げられる。Ｒ^１およびＲ^２が結合して光学中心に対して非対称な環（光学中心の炭素原子が含まれた形で表現する。）としては、２−メチルシクロペンタン環、２−メチルシクロヘキサン環、２−メチルシクロヘプタン環、２−メチルシクロオクタン環、２−メチルシクロドデカン環、ノルボルネン環、１−インダン環、１−テトラリン環が挙げられる。

光学異性体を持つ二級アルコールの具体例としては、２−ブタノール、２−ペンタノール、２−ヘキサノール、２−ヘプタノール、２−オクタノール、２−デカノール、２−エイコサノール、３−ヘキサノール、３−ヘプタノール、３−デカノール、３−エイコサノール、４−デカノール、４−エイコサノール、３−メチル−２−ブタノール、３，３−ジメチル−２−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−メチル−３−ペンタノール、２，２−ジメチル−３−ペンタノール、５−メチル−３−ヘキサノール、１−クロロ−２−プロパノール、１−ブロモ−２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−フェノキシ−２−プロパノール、１−アセトキシ−２−プロパノール、３−ペンテン−２−オール、１−フェニルエタノール、１−（ｐ−トリル）エタノール、１−（ｐ−クロロフェニル）エタノール、１−（ｐ−ブロモフェニル）エタノール、１−（ｐ−メトキシフェニル）エタノール、１−（ｐ−フェノキシフェニル）エタノール、１−（ｐ−アセトキシフェニル）エタノール、１−フェニル−２−プロパノール、１−（ｐ−トリル）−２−プロパノール、１−（ｐ−クロロフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−ブロモフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−メトキシフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−フェノキシフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−アセトキシフェニル）−２−プロパノール、２−フリルエタノール、２−チオフェンエタノール、３−ピリジルエタノール、２−メチルシクロペンタノール、２−メチルシクロヘキサノール、２−メチルシクロヘプタノール、２−メチルシクロオクタノール、２−メチルシクロドデカノール等が挙げられる。

上記ラセミ化反応は、好ましくは酸素不在雰囲気下で行い、さらに好ましくは不活性ガス雰囲気下または水素ガス雰囲気下で行う。水素ガスを用いる場合、反応は不活性ガス雰囲気下でほとんどの反応を行い、最後に水素ガスを導入して反応を完結させることが好ましい。これは、不活性ガス雰囲気下での反応で残ったカルボニルをアルコールに戻し、ラセミ化の収率を上げるためである。

上記ラセミ化反応は溶媒の存在下に行ってもよい。溶媒としては、本発明のラセミ化反応に対して二級アルコールより不活性なものである必要がある。例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムのようなハロゲン化脂肪族炭化水素類；酢酸イソブチル、酢酸ｔ−ブチルのようなエステル類；アセトニトリルのようなニトリル類；ベンゼン、トルエンのような芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、トリフルオロトルエンのようなハロゲン化芳香族炭化水素類等が挙げられる。溶媒を用いる場合、その使用量は、二級アルコール１００質量部に対して、通常１〜１０００００質量部、好ましくは１０〜１００００質量部である。

上記ラセミ化反応の反応温度は、通常２０〜３００℃、好ましくは５０〜２００℃であり、反応圧力は、通常、０．１〜１０ＭＰａである。また、上記ラセミ化反応は、連続式で行ってもよいし、回分式で行ってもよい。

上記ラセミ化反応により、基質の二級アルコールからラセミ体を製造することができる。
上記ラセミ化反応液中のラセミ体は、ラセミ化反応混合物を必要に応じてろ過、濃縮、洗浄、アルカリ処理、酸処理等の操作に供した後、蒸留、晶析等で精製することにより、ラセミ化反応混合物から分離することができる。

［アルコール（Ａ）の酸化によるカルボニル化合物（Ａ）の製造］
ルテニウム担持チタニア触媒を用いるアルコールの水素移動反応として、カルボニル化合物（Ｂ）を酸化剤としたアルコール（Ａ）の酸化反応の例を以下に示す。

この酸化反応は、液相および気相のいずれでも行うことができるが、液相にて行うのがより好ましい。ルテニウム担持チタニア触媒の使用量は、アルコール（Ａ）１モルに対して、ルテニウムとして、通常０．０００００１〜１モル、好ましくは０．０００１〜０．１モル、さらに好ましくは、０．００１〜０．０５モルである。

基質のアルコール（Ａ）は、例えば、一級アルコールでもよいし、二級アルコールでもよく、また、１価のアルコールでもよいし、多価のアルコールでもよく、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。

基質のアルコール（Ａ）としては、好適には、下記式（４）

（式中、Ｒ^５およびＲ^６は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^５およびＲ^６が結合して環を形成していてもよい。）で示されるものが用いられる。

ハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、および複素環基の具体例、好ましい例は式（３）と同様である。Ｒ^５およびＲ^６が結合して環（水酸基が結合している炭素原子が含まれた形で表現する。）を形成している例としては、シクロペンタン環、２−メチルシクロペンタン環、シクロヘキサン環、２−メチルシクロヘキサン環、シクロヘプタン環、２−メチルシクロヘプタン環、シクロオクタン環、２−メチルシクロオクタン環、シクロドデカン環、２−メチルシクロドデカン環、ノルボルネン環、１−インダン環、１−テトラリン環、フルオレン環等が挙げられる。

上記式（４）で示されるアルコール（Ａ）の具体例としては、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−デカノール、１−エイコサノール、３−メチル−１−ブタノール、３，３−ジメチル−１−ブタノール、４−メチル−１−ペンタノール、２−メチル−１−ペンタノール、２，２−ジメチル−１−ペンタノール、５−メチル−１−ヘキサノール、３−クロロ−１−プロパノール、アリルアルコール、ゲラニオール、ベンジルアルコール、ｐ−メチルベンジルアルコール、ｐ−メトキシベンジルアルコール、ｐ−クロロベンジルアルコール、ｐ−ニトロベンジルアルコール、２−フェニルエタノール、２−（ｐ−クロロフェニル）エタノール、シンナミルアルコール、フルフリルアルコール、２−チオフェンメタノール、３−ピリジルメタノール、２−プロパノール、２−ブタノール、２−ペンタノール、２−ヘキサノール、２−ヘプタノール、２−オクタノール、２−デカノール、２−エイコサノール、３−ペンタノール、３−ヘキサノール、３−ヘプタノール、３−デカノール、３−エイコサノール、４−ヘプタノール、４−デカノール、４−エイコサノール、３−メチル−２−ブタノール、３，３−ジメチル−２−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−メチル−３−ペンタノール、２，２−ジメチル−３−ペンタノール、５−メチル−３−ヘキサノール、１−クロロ−２−プロパノール、１−ブロモ−２−プロパノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−フェノキシ−２−プロパノール、１−アセトキシ−２−プロパノール、３−ペンテン−２−オール、１−フェニルエタノール、シクロプロピルフェニルメタノール、ベンズヒドロール、１−（ｐ−トリル）エタノール、１−（ｐ−クロロフェニル）エタノール、１−（ｐ−ブロモフェニル）エタノール、１−（ｐ−メトキシフェニル）エタノール、１−（ｐ−フェノキシフェニル）エタノール、１−（ｐ−アセトキシフェニル）エタノール、１−フェニル−２−プロパノール、１−（ｐ−トリル）−２−プロパノール、１−（ｐ−クロロフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−ブロモフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−メトキシフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−フェノキシフェニル）−２−プロパノール、１−（ｐ−アセトキシフェニル）−２−プロパノール、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、ｅｘｏ−ノルボルネオール、ｅｎｄｏ−ノルボルネオール、１−インダノール、１−テトラロール、９−フルオレノール等が挙げられる。

酸化剤であるカルボニル化合物（Ｂ）としてはアルデヒドでもよいし、ケトンでもよい。また、モノカルボニル化合物に限らず、ポリカルボニル化合物でもよい。必要に応じてこれらの２種以上を用いることもできる。好ましくは式（５）で示される化合物である。式（５）については、基質としてのカルボニル化合物（Ｂ）の項で具体的に説明する。酸化剤であるカルボニル化合物（Ｂ）の使用量はアルコール（Ａ）１モルに対し通常１モル以上、好ましくは１０〜１００モルである。また、このカルボニル化合物（Ｂ）は溶媒を兼ねるものとして用いることが好ましい。

上記酸化反応は溶媒の存在下に行ってもよい。溶媒として前記カルボニル化合物（Ｂ）を用いることが好ましいが、酸化反応に対してアルコールより不活性なものを用いてもよい。具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムのようなハロゲン化脂肪族炭化水素類；酢酸イソブチル、酢酸ｔ−ブチルのようなエステル類；アセトニトリルのようなニトリル類；ベンゼン、トルエンのような芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、トリフルオロトルエンのようなハロゲン化芳香族炭化水素類等が挙げられる。
溶媒を用いる場合、その使用量は、アルコール（Ａ）１００質量部に対して、通常１〜１０００００質量部、好ましくは１０〜１００００質量部である。

上記酸化反応の反応温度は、通常２０〜３００℃、好ましくは５０〜２００℃であり、反応圧力は、通常、０．１〜１０ＭＰａである。また、上記酸化反応は、連続式で行ってもよいし、回分式で行ってもよい。

上記酸化反応により、基質のアルコール（Ａ）から酸化生成物として対応する各種カルボニル化合物を製造することができる。例えば、アルコール（Ａ）として、一級アルコールを用いた場合、対応するアルデヒドを製造することができ、アルコール（Ａ）として、二級アルコールを用いた場合、対応するケトンを製造することができる。また、アルコール（Ａ）として、多価のアルコールを用いた場合、対応するポリカルボニル化合物を製造することができる。

上記酸化反応液中の酸化生成物は、酸化反応混合物を必要に応じてろ過、濃縮、洗浄、アルカリ処理、酸処理等の操作に供した後、蒸留、晶析等で精製することにより、酸化反応混合物から分離することができる。

［カルボニル化合物（Ｂ）の還元によるアルコール（Ｂ）の製造］
ルテニウム担持チタニア触媒を用いるアルコールの水素移動反応として、アルコール（Ａ）を還元剤としたカルボニル化合物（Ｂ）の還元反応の例を以下に示す。この還元反応は、液相、気相のいずれでも行うことができるが、液相にて行うのがより好ましい。

ルテニウム担持チタニア触媒の使用量は、カルボニル化合物（Ｂ）１モルに対して、ルテニウムとして、通常０．０００００１〜１モル、好ましくは０．０００１〜０．１モル、さらに好ましくは、０．００１〜０．０５モルである。

基質のカルボニル化合物（Ｂ）は、アルデヒドでもよいし、ケトンでもよい。また、モノカルボニル化合物に限らず、ポリカルボニル化合物でもよい。必要に応じてこれらの２種以上を用いることもできる。

基質のカルボニル化合物（Ｂ）としては、好適には、下記式（５）

（式中、Ｒ^７およびＲ^８は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^７およびＲ^８が結合して環を形成していてもよい。）
で示されるものが用いられる。

ハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい炭化水素基、芳香族、および複素環基の具体例、好ましい例は式（３）の場合と同様である。Ｒ^７およびＲ^８が結合して環（カルボニル炭素原子が含まれた形で表現する。）を形成している例としては、シクロペンタン環、２−メチルシクロペンタン環、シクロヘキサン環、２−メチルシクロヘキサン環、シクロヘプタン環、２−メチルシクロヘプタン環、シクロオクタン環、２−メチルシクロオクタン環、シクロドデカン環、２−メチルシクロドデカン環、ノルボルネン環、１−インダン環、１−テトラリン環、フルオレン環が挙げられる。

上記式（５）で示されるカルボニル化合物（Ｂ）の具体例としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、１−プロパナール、１−ブタナール、１−ペンタナール、１−ヘキサナール、１−ヘプタナール、１−オクタナール、１−デカナール、１−エイコサナール、３−メチル−１−ブタナール、３，３−ジメチル−１−ブタナール、４−メチル−１−ペンタナール、２−メチル−１−ペンタナール、２，２−ジメチル−１−ペンタナール、５−メチル−１−ヘキサナール、３−クロロ−１−プロパナール、アクロレイン、シトラール、ベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メトキシベンズアルデヒド、ｐ−クロロベンズアルデヒド、ｐ−ニトロベンズアルデヒド、２−フェニルエタナール、２−（ｐ−クロロフェニル）エタナール、シンナムアルデヒド、フルフラール、２−チオフェンメタナール、３−ピリジルメタナール、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、２−デカノン、２−エイコサノン、３−ペンタノン、３−ヘキサノン、３−ヘプタノン、３−オクタノン、３−デカノン、３−エイコサノン、４−ヘプタノン、４−デカノン、４−エイコサノン、３−メチル−２−ブタノン、３，３−ジメチル−２−ブタノン、４−メチル−２−ペンタノン、２−メチル−３−ペンタノン、２，２−ジメチル−３−ペンタノン、５−メチル−３−ヘキサノン、１−クロロ−２−プロパノン、１−ブロモ−２−プロパノン、１−メトキシ−２−プロパノン、１−フェノキシ−２−プロパノン、１−アセトキシ−２−プロパノン、３−ペンテン−２−オン、アセトフェノン、シクロプロピルフェニルメタノン、ベンゾフェノン、１−（ｐ−トリル）エタノン、１−（ｐ−クロロフェニル）エタノン、１−（ｐ−ブロモフェニル）エタノン、１−（ｐ−メトキシフェニル）エタノン、１−（ｐ−フェノキシフェニル）エタノン、１−（ｐ−アセトキシフェニル）エタノン、１−フェニル−２−プロパノン、１−（ｐ−トリル）−２−プロパノン、１−（ｐ−クロロフェニル）−２−プロパノン、１−（ｐ−ブロモフェニル）−２−プロパノン、１−（ｐ−メトキシフェニル）−２−プロパノン、１−（ｐ−フェノキシフェニル）−２−プロパノン、１−（ｐ−アセトキシフェニル）−２−プロパノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロドデカノン、ｅｘｏ−ノルボルナノン、ｅｎｄｏ−ノルボルナノン、１−インダノン、１−テトラロン、９−フルオレノン等が挙げられる。

還元剤であるアルコール（Ａ）はモノアルコールに限らず、ポリオール化合物でもよい。必要に応じてこれらの２種以上を用いることもできる。好ましくは既述の式（４）で示される化合物である。還元剤であるアルコール（Ａ）の使用量はカルボニル化合物（Ｂ）１モルに対し通常１モル以上、好ましくは１０〜１００モルである。また、このアルコール（Ａ）は溶媒を兼ねるものとして用いることが好ましい。

上記還元反応は溶媒の存在下に行ってもよい。溶媒としては前記アルコール（Ａ）を用いることが好ましいが、還元反応に対してカルボニル化合物より不活性なものを用いてもよい。具体的には、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルムのようなハロゲン化脂肪族炭化水素類；酢酸イソブチル、酢酸ｔ−ブチルのようなエステル類；アセトニトリルのようなニトリル類；ベンゼン、トルエンのような芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、トリフルオロトルエンのようなハロゲン化芳香族炭化水素類等、還元反応に対してカルボニル化合物より不活性なものが挙げられる。溶媒を用いる場合、その使用量は、カルボニル化合物（Ｂ）１００質量部に対して、通常１〜１０００００質量部、好ましくは１０〜１００００質量部である。

上記還元反応の反応温度は、通常２０〜３００℃、好ましくは５０〜２００℃であり、反応圧力は、通常、０．１〜１０ＭＰａである。また、上記還元反応は、連続式で行ってもよいし、回分式で行ってもよい。

上記還元反応により、基質のカルボニル化合物（Ｂ）から還元生成物として対応する各種アルコールを製造することができる。例えば、カルボニル化合物（Ｂ）として、アルデヒドを用いた場合、対応する一級アルコールを製造することができ、カルボニル化合物（Ｂ）としてケトンを用いた場合、対応する二級アルコールを製造することができる。また、カルボニル化合物（Ｂ）として、ポリカルボニル化合物を用いた場合、対応する多価のアルコールを製造することができる。

上記還元反応液中の還元生成物は、還元反応混合物を必要に応じてろ過、濃縮、洗浄、アルカリ処理、酸処理等の操作に供した後、蒸留、晶析等で精製することにより、還元反応混合物から分離することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、触媒中のルテニウム含量はＩＰＣ分析法、触媒および担体の比表面積はＢＥＴ法により測定し、反応混合物の分析はガスクロマトグラフィー（DB-WAXキャピラリーカラム）により行い、光学異性体の分析は液体クロマトグラフィー（Chiralcel−ＯＤカラム）により行った。各生成物の収率、反応率、エナンチオマー過剰率（ｅｅ）、触媒回転数は、それぞれ次式により算出した。

＜ルテニウム担持触媒の調製＞
実施例１：ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒（触媒Ａ）の調製
８．３ｍＭの塩化ルテニウム（III）水溶液６０ｍｌにアナターゼ型チタニア（石原産業株式会社製、ＳＴ−０１、粒径約４．９ｎｍ、比表面積３１６ｍ^２／ｇ、アナターゼ比率≒１００％）２．０ｇを加えて懸濁させ、室温で３時間撹拌した。この時の懸濁液のｐＨは２．０であった。次いで、１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液７．７ｍｌを加えて、懸濁液のｐＨを１３．２に調節した後、室温で２４時間撹拌した。得られた懸濁液をろ過し、ろ別した固体を水洗した後、乾燥して、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ａ（ルテニウム含量２．１質量％、比表面積２９８ｍ^２／ｇ）を得た。

実施例２：ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒（触媒Ｂ）の調製
アナターゼ型チタニアとして触媒学会参照触媒ＪＲＣ−ＴＩＯ−１（粒径約２１ｎｍ、比表面積７４ｍ^２／ｇ）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ｂ（ルテニウム含量２．２質量％、比表面積７４ｍ^２／ｇ、アナターゼ比率≒１００％）を得た。

比較例１：ルテニウム担持ルチル型チタニア触媒（比較触媒Ｃ）の調製
アナターゼ型チタニアの代わりに、ルチル型チタニア（昭和電工株式会社製、ＳＵＰＥＲ−ＴＩＴＡＮＩＡ Ｇ−２、粒径約４４０ｎｍ、比表面積３．２ｍ^２／ｇ、アナターゼ比率＜５％）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、ルテニウム担持ルチル型チタニア触媒（ルテニウム含量２．２質量％、比表面積７．０ｍ^２／ｇ）を得た。

比較例２：ルテニウム担持γ−アルミナ触媒（比較触媒Ｄ）の調製
アナターゼ型チタニアの代わりに、γ−アルミナ（住友化学工業株式会社製、ＫＨＳ−２４、粒径約９．４ｎｍ、比表面積１６０ｍ^２／ｇ）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、ルテニウム担持γ−アルミナ触媒（ルテニウム含量２．１質量％、比表面積１６３ｍ^２／ｇ）を得た。

実施例３：ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒（触媒Ｅ）の調製
アナターゼ型チタニアとしてテイカ株式会社製、ＡＭＴ−６００（粒径約３０ｎｍ、比表面積５２ｍ^２／ｇ、アナターゼ比率≒１００％）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ｅ（ルテニウム含量２．２質量％、比表面積５１ｍ^２／ｇ）を得た。

実施例４：ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒（触媒Ｆ）の調製
アナターゼ型チタニアとして日本アエロジル株式会社製、Ｐ−２５（粒径約３０ｎｍ、比表面積５０ｍ^２／ｇ、アナターゼ比率≒８０％）を用いたこと以外は、実施例１と同様の操作を行い、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ｆ（ルテニウム含量２．２質量％、比表面積４９ｍ^２／ｇ）を得た。

＜アルコールの酸化＞
実施例５：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒（触媒Ａ；ルテニウムとして０．００１ｇ）をトルエン３ｍｌに懸濁させ、室温で５分間撹拌した。この中に、１−フェニルエタノール０．１２２ｇを加え撹拌し、気相に酸素ガスを流通させ、８０℃で３０分間撹拌して反応を行った。反応混合物を分析した結果、メチルフェニルケトンの収率は４９％、反応率は０．３３ｍｏｌ／ｈ／Ｌであった。

実施例６、比較例３〜４：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ａの代わりに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂ（実施例６）、ルテニウム担持ルチル型チタニア：比較触媒Ｃ（比較例３）、ルテニウム担持γ−アルミナ：比較触媒Ｄ（比較例４）を使用したこと以外は実施例１と同様の操作を行い、１−フェニルエタノールの酸化反応を行った。その結果を表１に示す。

比較例５：
酸素ガスの替わりにアルゴンガスを流通させたこと以外は実施例６と同様の操作を行い、１−フェニルエタノールの酸化反応を行った。その結果を表１に示す。反応混合物を分析した結果、メチルフェニルケトンの収率は１％、反応率は０．０１ｍｏｌ／ｈ／Ｌであった。比較例５では反応は進行するものの、生成したアルデヒドが逆反応により元の基質に戻ってしまうため、結果としてみかけの反応収率は低下している。

実施例７：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ｂ（ルテニウムとして０．００１ｇ）をトルエン３ｍｌに懸濁させ室温で５分間撹拌した。この中に、１−フェニルエタノール０．１２２ｇを加えて撹拌し、気相に酸素ガスを流通させ、反応温度８０℃、反応時間２時間で反応を行った。反応混合物を分析した結果、メチルフェニルケトンの収率は９９％以上であった。

実施例８〜１７：
表２に示したように触媒量、アルコール種類、反応時間を変えて実施例７と同様に反応を行った。基質のアルコールに対応する反応生成物であるアルデヒドまたはケトンを分析した結果を表２に示す。本発明の酸化反応ではカルボン酸はほとんど生成せず、目的物であるアルデヒド、ケトンを選択的に製造することができた。

実施例１８：
５０ｍｌステンレス製オートクレーブに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂ０．５ｇとトルエン９ｍｌを加えて、懸濁させ室温で５分間撹拌した。この中に、エタノール０．４６ｇを加えて、酸素ガスで０．５８ＭＰａＧに加圧、反応温度７５℃、反応時間１時間で反応を行った。反応混合物および反応ガスを分析した結果アセトアルデヒドとアセトアルデヒドジエチルアセタールの生成が確認された。エタノールの転化率は２４％、アセトアルデヒドの選択率は９７％、収率：２３．３％であった。

比較例６〜８：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂの代わりに、ルテニウム担持γ−アルミナ触媒（比較例６）、ルテニウム担持ヒドロキシアパタイト（和光純薬工業株式会社製）（比較例７）、５％ルテニウム担持活性炭（エヌ・イー・ケムキャット株式会社製）（比較例８）を使用したこと以外は実施例１８と同様の操作を行い、エタノールの酸化反応を行った。その結果を表３に示す

実施例１８、比較例６〜８では反応時間を１時間に設定した。このように短い反応時間であっても実施例１８はアセトアルデヒドの選択率、収率が比較例よりも高くなっていることがわかる。

実施例１９：
５０ｍｌステンレス製オートクレーブに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂ０．５ｇとエタノール４．６ｇを加えて撹拌した後に、酸素ガスで０．５８ＭＰａＧに加圧、反応温度７５℃、反応時間１時間で反応を行った。反応混合物および反応ガスを分析した結果、アセトアルデヒドとアセトアルデヒドジエチルアセタールの生成が確認された。エタノールの転化率は６．９％、アセトアルデヒドの選択率は９５％、収率：６．５％であった。

実施例２０：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂの代わりに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｅを使用したこと以外は実施例１９と同様の操作を行い、エタノールの酸化反応を行った。その結果アセトアルデヒドとアセトアルデヒドジエチルアセタールの生成が確認された。エタノールの転化率は８．９％、アセトアルデヒドの選択率は９０％、収率：８．０％であった。

実施例２１：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂの代わりに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｆを使用したこと以外は実施例１９と同様の操作を行い、エタノールの酸化反応を行った。その結果アセトアルデヒドとアセトアルデヒドジエチルアセタールの生成が確認された。エタノールの転化率は８．８％、アセトアルデヒドの選択率は８９％、収率：７．８％であった。

比較例９〜１１：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア：触媒Ｂの代わりに、ルテニウム担持γ−アルミナ触媒（比較例９）、ルテニウム担持ヒドロキシアパタイト（和光純薬工業株式会社製）（比較例１０）、５％ルテニウム担持活性炭（エヌ・イー・ケムキャット株式会社製）（比較例１１）を使用したこと以外は実施例１９と同様の操作を行い、エタノールの酸化反応を行った。その結果を表４に示す

＜アルコールのラセミ化＞
実施例２２：
全ての操作は、アルゴンガス置換のグローブボックス内で行った。ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ａ（ルテニウムとして０．００１ｇ）をトルエン３ｍｌに加えて懸濁させ室温で５分間撹拌した。この中に、（Ｒ）−１−フェニルエタノール（和光純薬工業株式会社製）：０．１２２ｇを加え、アルゴン雰囲気下、８０℃で１時間撹拌して反応を行った。反応混合物を分析した結果、１−フェニルエタノールの収率は９２％、エナンチオマー過剰率（ｅｅ）は２％であった。

実施例２３、比較例１２〜１３：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ａの代わりに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ｂ（実施例２３）、ルテニウム担持ルチル型チタニア比較触媒Ｃ（比較例１２）、ルテニウム担持γ−アルミナ比較触媒Ｄ（比較例１３）を使用した以外は実施例２２と同様の操作を行い、（Ｒ）−１−フェニルエタノールのラセミ化反応を行った。その結果（収率およびｅｅ）を表５に示す。

実施例２４〜２９：
表６に示したように触媒量、基質のアルコール、反応時間を変えて実施例２２と同様に反応を行った。反応混合物を分析した結果（収率およびｅｅ）を表６に示す。

＜カルボニル化合物の還元＞
実施例３０：
全ての操作は、アルゴンガス置換のグローブボックス内で行った。ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ａ（ルテニウムとして０．００１ｇ）を２−プロパノール３ｍｌに加えて懸濁させ室温で５分間撹拌した。この中に、アセトフェノン０．１２０ｇを加え、アルゴン雰囲気下、９０℃で０．５時間撹拌して反応を行った。反応混合物を分析した結果、１−フェニルエタノールとアセトンの生成が確認された。１−フェニルエタノールの収率は５１％、触媒回転数は１１８／ｈであった。

実施例３１、比較例１４〜１５：
ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ａの代わりに、ルテニウム担持アナターゼ型チタニア触媒Ｂ（実施例３１）、ルテニウム担持ルチル型チタニア比較触媒Ｃ（比較例１４）、ルテニウム担持γ−アルミナ比較触媒Ｄ（比較例１５）を使用したこと以外は実施例３０と同様の操作を行い、アセトフェノンの還元反応を行った。その結果（１−フェニルエタノールの収率および触媒回転数）を表７に示す。

実施例３２〜４０：
表８に示したように基質のカルボニル化合物、反応時間を変えて実施例３０と同様に反応を行った。反応混合物を分析した結果（対応するアルコールの収率）を表８に示す。

なお、カルボニル化合物の還元（ＭＰＶ還元）とアルコールの酸化（Oppenauer酸化）は平衡反応であり、ＭＰＶ還元ができる触媒であれば逆反応のOppenauer酸化も当然可能であるので、実施例は示さない。ただし、アルコール（Ａ）の酸化の場合には、カルボニル化合物（Ｂ）を溶媒として多量に用いればよい。

Claims (11)

1. 水酸化ルテニウムがアナターゼ型チタニアに担持されていることを特徴とするアルコールの水素移動反応用触媒。
2. アナターゼ型チタニアのアナターゼ比率が５０％以上である請求項１に記載のアルコールの水素移動反応用触媒。
3. 三価のルテニウムを含む溶液にアナターゼ型チタニア微粒子を懸濁させた後、塩基を加えて、溶液のｐＨを８以上とし、生成したルテニウム担持チタニアを分離することを特徴とするアルコールの水素移動反応用触媒の製造方法。
4. 請求項１または２に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に、アルコールと酸素分子とを接触させ、前記アルコールの水素移動反応を行うことを特徴とするカルボニル基含有化合物の製造方法。
5. アルコールが、下記式（１）
   

   

   （式中、Ｒ^１およびＲ^２は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^１およびＲ^２が結合して環を形成していてもよい。）
   で示されるものであり、カルボニル基含有化合物が、下記式（２）
   

   

   （式中、Ｒ^１およびＲ^２は前記と同じ意味を表す。）
   で示されるアルデヒドまたはケトンである請求項４に記載のカルボニル基含有化合物の製造方法。
6. 請求項１または２に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に二級アルコールの水素移動反応を行うことを特徴とする二級アルコールのラセミ化方法。
7. 二級アルコールが、下記式（３）
   

   

   （式中、Ｒ^３およびＲ^４は同一ではなく、それぞれ独立してハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^３およびＲ^４が結合して光学中心炭素原子に対して非対称な環を形成していてもよい。）
   で示されるＤ体、Ｌ体、またはＤ体とＬ体のいずれかの比率が高い混合物である請求項６に記載の二級アルコールのラセミ化方法。
8. 請求項１または２に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に、カルボニル化合物（Ｂ）を酸化剤として、アルコール（Ａ）を酸化することを特徴とするカルボニル化合物（Ａ）の製造方法。
9. アルコール（Ａ）が、下記式（４）
   

   

   （式中、Ｒ^５およびＲ^６は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^５およびＲ^６が結合して環を形成していてもよい。）
   で示される請求項８に記載のカルボニル化合物（Ａ）の製造方法。
10. 請求項１または２に記載のアルコールの水素移動反応用触媒の存在下に、アルコール（Ａ）を還元剤として、カルボニル化合物（Ｂ）を還元することを特徴とするアルコール（Ｂ）の製造方法。
11. カルボニル化合物（Ｂ）が、下記式（５）
    

    

    （式中、Ｒ^７およびＲ^８は、それぞれ独立して、水素原子；またはハロゲノ基、ニトロ基、アルコキシ基、フェノキシ基もしくはアシロキシ基で置換されていてもよい、炭化水素基、芳香族基、または複素環基を表し、Ｒ^７およびＲ^８が結合して環を形成していてもよい。）
    で示される請求項１０に記載のアルコール（Ｂ）の製造方法。

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