JP5534132B2

JP5534132B2 - カルボニル化合物の製造方法、触媒及びその製造方法

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Publication number: JP5534132B2
Application number: JP2009059615A
Authority: JP
Inventors: 修小林; 亮介松原; 浩之宮村; 潤山田
Original assignee: University of Tokyo NUC; JXTG Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: University of Tokyo NUC; Eneos Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: EP2407446A1; CN102348670A; EP2407446A4; WO2010103978A1; US20120029241A1; JP2010207773A

Description

本発明は二級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、並びに当該製造方法に好適に使用される触媒及びその製造方法に関する。

金ナノサイズクラスターを触媒として用いる酸素酸化反応は１９８９年Ｈａｒｕｔａらによって、低温一酸化炭素酸化反応において非常に高活性であると報告された（非特許文献１）。

一方、酸素を酸化剤として用いた金属触媒によるアルコールのアルデヒド、ケトン、カルボン酸への酸化反応は、ルテニウムやパラジウム触媒等を用いる例が、均一系触媒、固相触媒ともに多数報告されている。また、近年、金クラスターを触媒として用いる例も多数報告されている（非特許文献２）。

本願発明者らは、マイクロカプセル化法を用いてスチレン系高分子に遷移金属ナノサイズクラスターを担持することにより、パラジウムや白金に於いて非常に高活性な触媒の製造ができることを見出してきた（非特許文献３〜４、特許文献１）。また、金触媒についても、酸化反応でカルボニル化合物が生成することが報告されている（特許文献２）。

ＷＯ２００５／０８５３０７特開２００７−２３７１１６号公報

Ｊ．Ｃａｔａｌ．１９８９，１１５，３０１−３０９．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００４，１０４，３０３７−３０５８．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００５，１２７，２１２５−２１３５．Ｓｙｎｌｅｔｔ２００５，８１３−８１６．

これまで、金クラスターを触媒として用いる例が多数報告されているが、適用可能な基質が限られていることや、選択性が悪いといった問題点が残っている。

本発明は、高い選択性及び高い転化率をもって、二級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、並びに、当該製造方法に好適に使用される触媒及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有する触媒の存在下、一般式Ｒ ^３Ｒ ^４ＣＨＯＨ（式中、Ｒ ^３はメチル基、Ｒ ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す。）で表される二級アルコールの酸化によりカルボニル化合物を得る工程を備え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。

本発明のカルボニル化合物の製造方法は、上記スチレン系高分子が上記架橋性官能基としてエポキシ基及び水酸基を含むことが好ましい。

本発明のカルボニル化合物の製造方法は、上記工程が塩基の非存在下で行われることが好ましい。

本発明のカルボニル化合物の製造方法は、上記スチレン系高分子が下記式（１）で表される重合性単量体と、下記式（２）で表される重合性単量体と、下記式（３）で表される重合性単量体との重合体であることが好ましい。

本発明は、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有し、一般式Ｒ ^３Ｒ ^４ＣＨＯＨ（式中、Ｒ ^３はメチル基、Ｒ ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す。）で表される二級アルコールの酸化によるカルボニル化合物の製造に用いられることを特徴とする触媒を提供する。

本発明は、１価又は３価の金化合物及び２価又は４価の白金化合物を、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子及びカーボンブラックを含む溶液中で還元剤により還元する第１の工程と、上記溶液に、上記スチレン系高分子に対する貧溶媒を加えて相分離させることにより金−白金のナノサイズクラスター及び上記カーボンブラックをスチレン系高分子に担持する第２の工程と、上記第２の工程の後で上記スチレン系高分子の上記架橋性官能基を架橋させる第３の工程と、を経て、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有し、一般式Ｒ ^３Ｒ ^４ＣＨＯＨ（式中、Ｒ ^３はメチル基、Ｒ ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す。）で表される二級アルコールの酸化によるカルボニル化合物の製造に用いられる触媒を得ることを特徴とする触媒の製造方法を提供する。

本発明の触媒の製造方法は、上記スチレン系高分子の重量平均分子量が１万〜１５万であることが好ましい。

本発明の触媒の製造方法は、上記第３の工程において、上記スチレン系高分子の上記架橋性官能基を加熱により架橋させることが好ましい。

本発明の触媒の製造方法は、上記還元剤が水素化ホウ素化合物、水素化アルミニウム化合物又は水素化ケイ素化合物であることが好ましい。

本発明の触媒の製造方法は、上記金化合物が、ハロゲン化金又はハロゲン化金のトリフェニルホスフィン錯体であることが好ましい。

本発明の触媒の製造方法は、上記白金化合物が、ハロゲン化白金又はハロゲン化白金のトリフェニルホスフィン錯体であることが好ましい。

本発明の触媒の製造方法は、上記金化合物がＡｕＣｌ（ＰＰｈ_３）であり、上記白金化合物がＮａ_２ＰｔＣｌ_６であることが好ましい。

本発明によれば、高い選択性及び高い転化率をもって、二級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、並びに、当該製造方法に好適に使用される触媒及びその製造方法を提供することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明の触媒は、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有することを特徴とする。

本発明の触媒の製造方法は、１価又は３価の金化合物及び２価又は４価の白金化合物を、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子及びカーボンブラックを含む溶液中で還元剤により還元する第１の工程と、上記溶液に、上記スチレン系高分子に対する貧溶媒を加えて相分離させることにより金−白金のナノサイズクラスター及び上記カーボンブラックをスチレン系高分子に担持する第２の工程と、上記第２の工程の後で上記スチレン系高分子の上記架橋性官能基を架橋させる第３の工程と、を経て、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有する触媒を得ることを特徴とする。

上記第１及び第２の工程で、金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックをスチレン系高分子に担持するには、１価又は３価の金化合物及び２価又は４価の白金化合物と、スチレン系高分子及びカーボンブラックとを、ａ）適当な極性の良溶媒に溶解し還元剤と混合した後適当な非極性の貧溶媒で凝集させる、又はｂ）適当な非極性又は低極性の良溶媒に溶解し還元剤と混合した後適当な極性の貧溶媒で凝集させる、ことにより行われる。金−白金クラスターはスチレン系高分子の芳香環との相互作用により担持される。

尚、極性の良溶媒としてはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などがあり、非極性又は低極性の良溶媒としてはトルエン、ジクロロメタン、クロロホルムなどが使用できる。極性の貧溶媒としてはメタノール、エタノール、ブタノール、アミルアルコールなどがあり、非極性の貧溶媒としてはヘキサン、ヘプタン、オクタンなどが使用できる。

金−白金クラスターを架橋性ポリマーに担持する際のポリマーの濃度は、用いる溶媒やポリマーの分子量によっても異なるが、約５．０〜２００ｍｇ／ｍＬ、好ましくは１０〜１００ｍｇ／ｍｌである。１価又は３価の金化合物は、ポリマー１ｇに対して、０．０１〜０．５ｍｍｏｌ、好ましくは０．０３〜０．２ｍｍｏｌ使用する。２価又は４価の白金化合物は、ポリマー１ｇに対して、０．０１〜０．５ｍｍｏｌ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍｏｌ使用する。還元剤は、還元に必要な量の１〜１０当量使用するが、例えば１価の金化合物及び４価の白金化合物を、水素化ホウ素ナトリウムで還元する場合の水素化ホウ素ナトリウムは、金化合物及び白金化合物の０．５〜５倍モルが好適である。還元に必要な温度および時間は金化合物、白金化合物及び還元剤の種類によるが、通常は０℃〜５０℃の間、好ましくは室温で、１〜２４時間で行われる。相分離する際の貧溶媒は、良溶媒に対して１〜１０（ｖ／ｖ）倍量、好ましくは２〜５倍量使用し、０．５〜５時間程度で滴下する。

１価又は３価の金化合物としては、ハロゲン化金や、ハロゲン化金のトリフェニルホスフィン錯体が好ましい。特に、ＡｕＣｌ（ＰＰｈ_３）が好ましい。

２価又は４価の白金化合物としては、ハロゲン化白金や、ハロゲン化白金のトリフェニルホスフィン錯体が好ましい。特に、Ｎａ_２ＰｔＣｌ_６が好ましい。

カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック等が挙げられる。

還元剤としては、水素化ホウ素化合物、水素化アルミニウム化合物又は水素化ケイ素化合物、好ましくは水素化ホウ素ナトリウム又はボランを用いることができる。

スチレン系高分子は、架橋性官能基を含む側鎖を有する。上記架橋性官能基としてエポキシ基及び水酸基を含むことが好ましい。架橋性官能基を含む側鎖としては、架橋性官能基のみから成るものであっても、二価の基に架橋性官能基が結合したものでもよい。

上基二価の基としては、比較的短いアルキレン基、例えば、炭素数が１〜６程度のアルキレン基であってもよいが、−Ｒ^１（ＯＲ^２）_ｗ−、−Ｒ^１（ＣＯＯＲ^２）_ｘ−、又は−Ｒ^１（ＣＯＯＲ^２）_ｙ（ＯＲ^２）_ｚ−（式中、Ｒ^１は共有結合又は炭素数１〜６、好ましくは共有結合又は炭素数１〜２のアルキレン基を表し、Ｒ^２はそれぞれ独立して炭素数２〜４、好ましくは炭素数２のアルキレン基を表し、ｗ、ｘ及びｚは１〜１０の整数、ｙは１又は２を表す。）で表される主鎖をもつものが親水性であるため好ましい。このような好ましい二価の基として、−ＣＨ_２（ＯＣ_２Ｈ_４）_４−や−ＣＯ（ＯＣ_２Ｈ_４）_４−等が挙げられる。

このようなスチレン系高分子として、例えば、下記式（４）

（式中、Ｘ^ａはアルキレン基又はエーテル結合を含むアルキレン基を表す。）又は下記式（５）、

（式中、Ｘ^ｂはアルキレン基又はエーテル結合を含むアルキレン基を表す。）で表される構造を有するモノマーを全モノマー中に５〜６０％含み、下記式（６）

（式中、Ｘ^ｃはアルキレン基又はエーテル結合を含むアルキレン基を表す。）又は下記式（７）

（式中、Ｘ^ｄはアルキレン基又はエーテル結合を含むアルキレン基を表す。）で表される構造を有するモノマーを全モノマー中に１０〜６０％含み、かつこれらの合計が１００％以下となるように含み、更にこれらの合計が１００％未満の場合には残部としてスチレンモノマーを含むモノマー混合物を共重合して得られたスチレン系高分子が挙げられる。

好ましいスチレン系高分子として下記式（１）で表される重合性単量体と、下記式（２）で表される重合性単量体と、下記式（３）で表される重合性単量体との重合体が挙げられる。

上記スチレン系高分子は、式（２）で表される重合性単量体を、全単量体中に５〜６０％含むことが好ましく、１０〜５０％含むことがより好ましい。また、式（３）で表される重合性単量体を、１０〜６０％含むことが好ましく、２０〜５０％含むことがより好ましい。また、式（２）及び（３）で表される重合性単量体の合計が１００％未満となるように含み、残部として式（１）で表されるスチレンモノマーを含むことが好ましい。

スチレン系高分子の重量平均分子量は、１万から１５万であることが好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定することができる。

上述したようなスチレン系高分子、カーボンブラック、金化合物及び白金化合物を、上記のような適当な溶媒に還元剤と共に溶解すると、金化合物及び白金化合物がまず還元を受ける。金化合物及び白金化合物に配位子が結合していた場合は、その際に配位子が脱離する。還元された金及び白金はクラスターとして高分子の疎水性部分に取り込まれ、高分子の芳香環から電子供与を受け微小な状態でも安定化される。その後、高分子に対する貧溶媒を加えることにより、金−白金クラスター及びカーボンブラックを担持した、スチレン系高分子を相分離させることができる。

カーボンブラックと共にスチレン系高分子に担持されている金−白金クラスター１個の平均径は２０ｎｍ以下、好ましくは０．３〜２０ｎｍ、より好ましくは０．３〜１０ｎｍ、更に好ましくは０．３〜５ｎｍ、より更に好ましくは０．３〜２ｎｍ、最も好ましいのは０．３〜１ｎｍであり、数多くの金−白金クラスターがミセルの疎水性部分（スチレン系高分子の芳香環）に均一に分散して存在していると考えられる。このように金属が微小なクラスター（微小金属塊）となっているため、高い触媒活性を示すことができる。

金−白金クラスターの径及び価数等の周辺環境は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は拡張Ｘ線吸収微細構造（ＥＸＡＦＳ）で測定することができる。

上記第３の工程では、上述のように金−白金クラスター及びカーボンブラックを担持したスチレン系高分子の架橋性官能基を架橋させる。架橋により金−白金クラスターは安定化すると共に種々の溶剤に対して不溶化し、担持した金−白金クラスターの漏れを防止することができる。架橋反応により、金−白金クラスターを担持した高分子鎖同士を結合させることや、架橋基を有する材料など適当な担体に結合させることもできる。架橋反応は、無溶媒条件で、加熱や紫外線照射、好ましくは加熱により架橋性官能基を反応させることにより行う。架橋反応は、これらの方法以外にも、使用する直鎖型有機高分子化合物を架橋するための従来公知の方法である、例えば架橋剤を用いる方法、過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合触媒を用いる方法、酸又は塩基を添加して加熱する方法、例えばカルボジイミド類のような脱水縮合剤と適当な架橋剤を組み合わせて反応させる方法等に準じても行うことができる。

架橋性官能基を加熱により架橋させる際の温度は、通常５０〜２００℃、好ましくは７０〜１８０℃、より好ましくは１００〜１６０℃である。加熱架橋反応させる際の反応時間は、通常０．１〜１００時間、好ましくは１〜５０時間、より好ましくは２〜１０時間である。

上記の様にして製造した、高分子担持金−白金クラスターは、塊や膜としたり、担体に固定することもできる。ガラス、シリカゲル、樹脂などの担体表面の架橋性官能基（例えば、水酸基やアミノ基など）と金−白金含有ポリマーの架橋性官能基とを架橋反応させると、高分子担持金−白金クラスターは担体表面に強固に固定される。また、適当な樹脂やガラスで出来た反応容器の表面に、ミセルの架橋性官能基を使用して高分子担持金−白金クラスター組成物を固定化してやれば、より再使用が簡便な触媒担持反応容器として使用できる。

このようにして得られた架橋型金−白金含有ポリマーミセルは多くの空孔を有しており、適当な溶剤で膨潤して表面積を拡大する。また担持された金及び白金は数ナノメートル以下の非常に小さいクラスターを形成する。

本発明のカルボニル化合物の製造方法は、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有する触媒の存在下、二級アルコールの酸化によりカルボニル化合物を得る工程を備えることを特徴とする。上記製造方法を用いると、
高い選択性及び高い転化率をもって、二級アルコールの酸化によりカルボニル化合物を製造することができる。

また、本発明のカルボニル化合物の製造方法は、上記工程が塩基の非存在下で行われることが好ましい。本発明のカルボニル化合物の製造方法によれば、塩基の非存在下でも、高い選択性及び高い転化率をもって、二級アルコールの酸化によりカルボニル化合物を製造することができる。

基質である二級アルコールを、Ｒ^３Ｒ^４ＣＨＯＨで表した場合、Ｒ^３およびＲ^４は同一でも異なっていてもよく、それぞれ脂肪族基、脂環式脂肪族基、又は芳香族基を示し、Ｒ^３およびＲ^４にはヘテロ原子が含まれていてもよい。本発明のカルボニル化合物の製造方法は、特にＲ^３がメチル基であり、且つＲ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す場合に効果的である。この場合、Ｒ^４は直鎖状でも分岐状でも良い。特に、本発明のカルボニル化合物の製造方法を用いて、Ｒ^３がメチル基で且つＲ^４がエチル基である２−ブタノールを酸化させると、高い選択性及び高い転化率でメチルエチルケトンを製造することができる。

本発明のカルボニル化合物の製造方法で用いる酸化剤としては、酸素ガス、又は空気を用いることができる。反応溶媒としては、高分子を膨潤させ基質アルコールを溶解するものであれば、単一溶媒でも混合溶媒でも使用できる。水と有機溶媒の混合溶媒が有効な場合もある。有機溶媒としてはベンゾトリフルオリド（ＢＴＦ）や、メチルエチルケトンなどが挙げられる。混合溶媒を用いる場合、水と有機溶媒の混合比は１：１〜１：１０（容積比）であることが好ましい。触媒量は、基質に対して、金として０．１〜１０％（ｍｏｌ／ｍｏｌ）、白金として０．１〜１０％（ｍｏｌ／ｍｏｌ）であることが好ましい。基質の濃度は、０．０１〜１ｍｍｏｌ／ｍｌ、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍｏｌ／ｍｌである。反応温度は、０〜８０℃、好ましくは室温〜６０℃であり、反応時間は、１〜５０時間である。

そのほか反応の際の添加剤として、塩基を加えてもよい。このような場合は、アルカリ金属炭酸塩や水酸化物塩の水溶液の使用が好適である。塩基の量は、基質に対して０．０５〜３当量用いることが好ましい。

以下、実施例にて本発明を例証するが本発明を限定することを意図するものではない。４−ビニルベンジルグリシジルエーテルは特許文献１に記載の方法に従って合成した。他の化合物は市販品を必要に応じて精製して使用した。酸化反応で得られたカルボニル化合物の収率は内部標準を用いたガスクロマトグラフィーで定量した。ガスクロマトグラフとして、島津製作所（株）製ＧＣ−１７Ａを用いた。

＜高分子担持金−白金クラスター触媒の合成例１＞
１５０ｍＬのＴＨＦにソジウムハイドライド（６０％ｉｎｍｉｎｅｒａｌｏｉｌ、５．２ｇ）を加え、０℃にてその反応液にテトラエチレングリコール（２５．４ｇ、１３１ｍｍｏｌ）を加えた。室温で１時間撹拌した後１−クロロメチル−４−ビニルベンゼン（１３．３ｇ、８７．１ｍｍｏｌ）を加え、さらに１２時間撹拌を続けた。０℃に冷却しジエチルエーテルを加え、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、反応を停止した。水相をエーテルで抽出した後、併せた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧下留去した。得られた残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、テトラエチレングリコールモノ−２−フェニル−２−プロペニルエーテルを得た（２０．６ｇ、６６．２ｍｍｏｌ、７６％）。
^１ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３）δ２．５５−２．５９（ｍ，１Ｈ），３．５９−３．７３（ｍ，１６Ｈ），４．５５（ｓ，２Ｈ），５．２５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．４Ｈｚ），５．５３（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝１８Ｈｚ），６．７１（ｄｄ，１Ｈ，Ｊ＝１１．０，１７．９Ｈｚ），７．２２−７．２７（ｍ，３Ｈ），７．３１−７．３９（ｍ，２Ｈ）；^１３ＣＮＭＲδ６１．８，６９．５，７０．５，７０．６９，７０．７４，７２．６，７３．０，１１３．８，１２６．３，１２８．０，１３６．０，１３７．１，１３８．０．

スチレン（２．１ｇ、２０．２ｍｍｏｌ）、４−ビニルベンジルグリシジルエーテル（４．０ｇ、２１．１ｍｍｏｌ）、テトラエチレングリコールモノ−２−フェニル−２−プロペニルエーテル（６．０ｇ、１９．４ｍｍｏｌ）、及び２，２'−アゾ（イソブチロニトリル）（０．１８１２ｇ、１．２８ｍｍｏｌ）をクロロホルム（１１ｍｌ）に溶解させ、脱気操作後アルゴン中で室温、４８時間攪拌した。反応液を室温まで冷却した後、ＴＨＦ１１ｍｌを加えた反応液をエーテル１ｌ中に０℃にてゆっくりと滴下し、得られた沈殿物を濾過分取した後、メタノールにて十分に洗浄した。その後、室温にて減圧乾燥させ透明ガム状固体として架橋性スチレン系高分子（高分子１）（６．７２ｇ、重量平均分子量４４６６４）を得た。コポリマーのモノマー成分の比は、^１Ｈ−ＮＭＲにより決定し、スチレン：４−ビニルベンジルグリシジルエーテル：テトラエチレングリコールモノ−２−フェニル−２−プロペニルエーテル＝３２：３１：３７であった。

高分子１（５００ｍｇ）をジグライム（和光純薬工業株式会社製・特級）３２ｍｌに溶解し、この溶液にカーボンブラック（ケッチェンブラック・インターナショナル社製、カーボンＥＣＰ）５００ｍｇを加えた。この混合物中に、水素化ホウ素ナトリウム（８０．２ｍｇ）をゆっくり加え１０分攪拌した。さらにＡｕＣｌ（ＰＰｈ_３）（和光純薬工業株式会社製・特級）（１３９ｍｇ）及びＮａ_２ＰｔＣｌ_６（和光純薬工業株式会社製）（１５７ｍｇ）のジグライム溶液（８ｍｌ）をゆっくりくわえ、１２時間攪拌し、０度から室温へ昇温した後、ジエチルエーテル１２０ｍｌを室温にて滴下した。得られた固体をろ過により回収後、ジエチルエーテルで数回洗浄し、室温にて乾燥したところ、０．７３２ｇの黒色固体が得られた（以下、「ＭＣ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔ」と呼ぶ。）。

次に、上記ＭＣ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔ（０．７３２ｇ）を無溶媒条件にて１５０℃で５時間加熱し、生成した黒色固体をろ過後、塩化メチレンで洗浄し、乳鉢で砕いて、乾燥した。上記操作により黒色粉末０．７１２ｇが得られた（以下「ＰＩ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔ」と呼ぶ。

得られた触媒ＰＩ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔの金及び白金の含有量を、ＩＰＣ分析により定量したところ、金の含量は０．１０ｍｍｏｌ／ｇであり、白金の含量は０．１４ｍｍｏｌ／ｇであった。また、得られた触媒ＰＩ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔについて、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（日本電子株式会社製、ＪＥＭ−１２００ＥＸＩＩ）により、金−白金クラスターの大きさを確認したところ、４〜５ｎｍであった。

［実施例１］
２−ブタノール（ＴＣＩ社製）（１８．５ｍｇ、０．２５ｍｍｏｌ）、合成例１で得たＰＩ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔ（２４．５ｍｇ、１ｍｏｌ％）、炭酸カリウム（１０４ｍｇ、０．７５ｍｍｏｌ）、水（１．５ｍｌ）、ベンゾトリフルオリド（関東化学株式会社製・特級）（１．５ｍｌ）を丸底フラスコ内で混合した。酸素雰囲気下、室温で２０時間攪拌した後、触媒をろ過して水とジクロロメチレン（ＤＣＭ）で洗浄した。水相はジクロロメチレン（１０ｍｌ）で洗浄した。収率は、アニソールを内部標準物質としてガスクロマトグラフィーで決定した。２−ブタノールは消失しており、メチルエチルケトン（１５．７ｍｇ、収率８７％）を得た。

［実施例２］
炭酸カリウムの替わりに水酸化カリウム（４２．１ｍｇ、０．７５ｍｍｏｌ）を用いたことと、反応溶液の攪拌時間を６時間としたこと以外は、実施例１と同様に酸化反応を行い、メチルエチルケトン（１４．２ｍｇ、収率７９％）を得た。

［実施例３］
溶媒として、２−ブタノール（ＴＣＩ社製）（１８．５ｍｇ、０．２５ｍｍｏｌ）、合成例１で得たＰＩ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔ（２４．５ｍｇ、１ｍｏｌ％）、水酸化カリウム（４２．１ｍｇ、０．７５ｍｍｏｌ）、水（０．４５ｍｌ）、２−ブタノン（メチルエチルケトン）（ＴＣＩ社製）（０．４５ｍｌ）を丸底フラスコ内で混合した。酸素雰囲気下、６０度で２４時間攪拌した後、触媒をろ過して水と２−ブタノンで洗浄した。水相は２−ブタノン（１０ｍｌ）で洗浄した。収率は、アニソールを内部標準物質としてガスクロマトグラフィーで決定した。２−ブタノールは消失しており、メチルエチルケトンが定量的に得られた。

［実施例４］
水酸化カリウムを加えなかったこと、及び水の量を０．２０ｍｌ、２−ブタノンの量を０．２０ｍｌとしたこと以外は、実施例３と同様に酸化反応を行ったところ、２−ブタノールは消失し、メチルエチルケトンが定量的に得られた。

［実施例５］
水酸化カリウムを加えなかったこと、及び水の量を０．１０ｍｌ、２−ブタノンの量を０．１０ｍｌとしたことと、反応時間を１２時間としたこと以外は、実施例３と同様に酸化反応を行ったところ、２−ブタノールは消失し、メチルエチルケトンが定量的に得られた。

［比較例１］
ＰＩ／Ａｕ−Ｐｔを用いたこと、炭酸カリウムを加えなかったこと、及び攪拌時間が８時間であったこと以外は、実施例１と同様にして酸化反応を行ったところ、メチルエチルケトンが収率６７％で得られた。

［実施例６］
本実施例では、フローシステムによる酸化反応を実施した。フローシステム用のガラスカラム（０．５ｃｍ^２×５．０ｃｍ）としてＫＹＯＳＨＩＮＣｏ．，Ｌｔｄ製のものを、ポンプとしてＨＰＬＣ（ＳＨＩＭＡＤＺＵｍｏｄｅｌ、ＬＣ−２０ＡＤ）を、ラインにはテフロン(登録商標）チューブをそれぞれ用いた。ＰＩ／ＣＢ−Ａｕ−Ｐｔ（１２０ｍｇ、Ａｕとして０．０９５ｍｍｏｌ／ｇ、Ｐｔとして０．１３７ｍｍｏｌ／ｇ、金−白金クラスターの大きさ：２〜３ｎｍ）と、セライト３６０ｍｇの混合物を充填したガラスカラムに、ブタノールのブタノン溶液（０．１１４ｍｍｏｌ／ｍｌ）と、水酸化カリウム水溶液（０．３４２ｍｍｏｌ／ｍｌ）とを、流速０．００７０ｍｌ／分、酸素ガス流速５ｍｌ／分、カラムの温度６０〜６２℃の条件下、上から下向きに流通させた。所定時間ごとにフラクションを取り、−１０℃の冷却機及び氷浴を用いて冷却した。メチルエチルケトンの収率は、アニソールを内部標準物質としてガスクロマトグラフィーで決定した。結果を表１に示す。表１中、回収された原料の割合及び収率は、２時間毎の平均値を表す。

［実施例７］
水酸化カリウム水溶液に代えて水を用いたこと、並びにブタノールのブタノン溶液及び水を下から上向きに流通させたこと以外は、実施例６と同様に酸化反応を行った。結果を表２に示す。表２中、回収された原料の割合及び収率は、２時間毎の平均値を表す。

Claims

架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有する触媒の存在下、一般式Ｒ ^３Ｒ ^４ＣＨＯＨ（式中、Ｒ ^３はメチル基、Ｒ ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す。）で表される二級アルコールの酸化によりカルボニル化合物を得る工程を備えることを特徴とするカルボニル化合物の製造方法。
前記スチレン系高分子が前記架橋性官能基としてエポキシ基及び水酸基を含むことを特徴とする、請求項１に記載のカルボニル化合物の製造方法。
前記工程は塩基の非存在下で行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載のカルボニル化合物の製造方法。
前記スチレン系高分子が下記式（１）で表される重合性単量体と、下記式（２）で表される重合性単量体と、下記式（３）で表される重合性単量体との重合体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有し、一般式Ｒ ^３Ｒ ^４ＣＨＯＨ（式中、Ｒ ^３はメチル基、Ｒ ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す。）で表される二級アルコールの酸化によるカルボニル化合物の製造に用いられることを特徴とする触媒。
１価又は３価の金化合物及び２価又は４価の白金化合物を、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子及びカーボンブラックを含む溶液中で還元剤により還元する第１の工程と、
前記溶液に、前記スチレン系高分子に対する貧溶媒を加えて相分離させることにより金−白金のナノサイズクラスター及び前記カーボンブラックをスチレン系高分子に担持する第２の工程と、
前記第２の工程の後で前記スチレン系高分子の前記架橋性官能基を架橋させる第３の工程と、
を経て、架橋性官能基を含む側鎖を有するスチレン系高分子の該架橋性官能基を架橋させてなる担体と、該担体に担持された金−白金のナノサイズクラスター及びカーボンブラックとを有し、一般式Ｒ ^３Ｒ ^４ＣＨＯＨ（式中、Ｒ ^３はメチル基、Ｒ ^４が炭素数２〜６のアルキル基を示す。）で表される二級アルコールの酸化によるカルボニル化合物の製造に用いられる触媒を得ることを特徴とする触媒の製造方法。
前記スチレン系高分子の重量平均分子量が１万〜１５万であることを特徴とする、請求項６に記載の触媒の製造方法。
前記第３の工程において、前記スチレン系高分子の前記架橋性官能基を加熱により架橋させることを特徴とする、請求項６又は７に記載の触媒の製造方法。
前記還元剤が水素化ホウ素化合物、水素化アルミニウム化合物又は水素化ケイ素化合物であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の触媒の製造方法。
前記金化合物が、ハロゲン化金又はハロゲン化金のトリフェニルホスフィン錯体であることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の触媒の製造方法。
前記白金化合物が、ハロゲン化白金又はハロゲン化白金のトリフェニルホスフィン錯体であることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の触媒の製造方法。
前記金化合物がＡｕＣｌ（ＰＰｈ_３）であり、前記白金化合物がＮａ_２ＰｔＣｌ_６であることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか一項に記載の触媒の製造方法。