JP5747409B2 - Cyclic organic compound oxidation method and cyclic organic compound oxidation apparatus - Google Patents

Cyclic organic compound oxidation method and cyclic organic compound oxidation apparatus Download PDF

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Description

本発明は、環式有機化合物の酸化方法及び環式有機化合物の酸化装置に関する。   The present invention relates to a method for oxidizing a cyclic organic compound and an apparatus for oxidizing a cyclic organic compound.

環式有機化合物は、炭素骨格を基本とした環状構造をしており、ベンゼンやフェノール等の単環化合物、ナフタレン等の縮合環化合物など多種広範囲な物質が存在し、これらは工業上重要な原料等として用いられている。   Cyclic organic compounds have a cyclic structure based on a carbon skeleton, and there are a wide variety of substances such as monocyclic compounds such as benzene and phenol, condensed ring compounds such as naphthalene, and these are industrially important raw materials. Etc. are used.

例えば、フェノールは工業上重要な原料であり、フェノールは、一般的に、クメン法により製造されている。クメン法はクメン(イソプロピルベンゼン)を酸化してアセトンとフェノールを得る化学合成法である。ベンゼンとプロペンをフリーデル・クラフツ反応で付加反応させてクメンを製造し、酸化するとクメンヒドロペルオキシドができる。これを酸で転位させることによってアセトンとフェノールができる。クメン法では、3段階の工程を要し、また、250℃にも及ぶ高温を要する工程が含まれる。更に、フェノール収率はベンゼン換算で5%以下と副成物も多く生成する。このため、より簡易的に収率よくフェノールを製造する方法が望まれている。   For example, phenol is an industrially important raw material, and phenol is generally produced by the cumene method. The cumene method is a chemical synthesis method in which acetone and phenol are obtained by oxidizing cumene (isopropylbenzene). Cumene is produced by the addition reaction of benzene and propene by Friedel-Crafts reaction to produce cumene. Acetone and phenol can be produced by rearranging this with an acid. The cumene method requires a three-step process and includes a process requiring a high temperature as high as 250 ° C. Furthermore, the phenol yield is 5% or less in terms of benzene, and many by-products are produced. For this reason, the method of manufacturing a phenol more simply and with sufficient yield is desired.

近年では、ベンゼンを酸化させて直接フェノールに変換する方法が検討されている。例えば、非特許文献1では、パラジウム触媒を用い、200℃条件下でベンゼンをフェノールに変換している。また、非特許文献2では、光触媒として細孔径を制御した酸化チタンを用い、紫外線を照射することでベンゼンをフェノールに変換している。   In recent years, methods for oxidizing benzene and converting it directly to phenol have been studied. For example, in Non-Patent Document 1, a palladium catalyst is used and benzene is converted to phenol under 200 ° C. conditions. In Non-Patent Document 2, titanium oxide having a controlled pore size is used as a photocatalyst, and benzene is converted to phenol by irradiation with ultraviolet rays.

Niwa S,Eswaramoorthy M,Nair J,Raj A,Itoh N,Shoji H,Namba T,Mizukami F;Science,2002,295,105−107Niwa S, Eswaramorty M, Nair J, Raj A, Itoh N, Shoji H, Namba T, Mizukami F; Science, 2002, 295, 105-107 Shiraishi Y,Saito N,Hirai T;J.Am.Chem.Soc.2005,127,12820−12822Shirai Y, Saito N, Hirai T; Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12820-12822

非特許文献1では、200℃もの高温を必要とするため、相応の設備及び熱の供給が必要であり、製造コストが高いという問題がある。また、生成したフェノールの選択率(反応したベンゼンに対する生成したフェノールの割合)は良好ではあるものの、収率(添加したベンゼンに対する生成したフェノールの割合)が低いという問題がある。   In Non-Patent Document 1, since a high temperature of 200 ° C. is required, there is a problem that corresponding equipment and heat supply are necessary, and the manufacturing cost is high. Moreover, although the selectivity of the produced | generated phenol (ratio of the produced | generated phenol with respect to the reacted benzene) is favorable, there exists a problem that a yield (ratio of the produced | generated phenol with respect to the added benzene) is low.

非特許文献2では、生成したフェノールの収率が高いものの、その選択率が低い。すなわち、フェノールが更に酸化され、ハイドロキノンやカテコール等の2価フェノール、更には1,2,4−トリヒドロキシルベンゼン等の3価フェノール等、多価フェノールにまで酸化されてしまう。このため、生成後のフェノールの分離操作が煩雑になってしまう。また、酸化チタンの光吸収領域である紫外線を照射しており、太陽光を照射して製造しようとすれば、収率及び選択率は低下してしまう。   In Non-Patent Document 2, although the yield of the produced phenol is high, its selectivity is low. That is, phenol is further oxidized and oxidized to polyhydric phenols such as dihydric phenols such as hydroquinone and catechol, and trihydric phenols such as 1,2,4-trihydroxylbenzene. For this reason, the separation operation of phenol after production becomes complicated. Moreover, if the ultraviolet light which is a light absorption region of titanium oxide is irradiated, and if it is attempted to irradiate it with sunlight, the yield and the selectivity will be lowered.

本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環式有機化合物の逐次酸化物の生成を抑制し、目的とする化合物を選択的に得ることが可能な環式有機化合物の酸化方法及び環式有機化合物の酸化装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned matters, and an object of the present invention is to provide a ring capable of suppressing the formation of a sequential oxide of a cyclic organic compound and selectively obtaining a target compound. An object of the present invention is to provide an oxidation method for a cyclic organic compound and an oxidation apparatus for a cyclic organic compound.

本発明の第1の観点に係る環式有機化合物の酸化方法は、
光触媒と、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な溶媒にベンゼンを溶解した溶液と、を介在させ、
分圧が200kPa〜300kPaの不活性ガス雰囲気下で光を照射して前記ベンゼンを酸化させるとともに、前記不活性ガスにより逐次酸化物の生成を抑制し、フェノールを選択的に得る、
ことを特徴とする。
The method for oxidizing a cyclic organic compound according to the first aspect of the present invention includes:
Interposing a photocatalyst and a solution in which benzene is dissolved in a solvent capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst,
While irradiating light in an inert gas atmosphere with a partial pressure of 200 kPa to 300 kPa to oxidize the benzene , the generation of oxides is sequentially suppressed by the inert gas, and phenol is selectively obtained.
It is characterized by that.

本発明の第2の観点に係る環式有機化合物の酸化方法は、
光触媒と、溶媒にベンゼンを溶解した溶液と、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な気体と、を介在させ、
分圧が200kPa〜300kPaの不活性ガス雰囲気下で光を照射して前記ベンゼンを酸化させるとともに、前記不活性ガスにより逐次酸化物の生成を抑制し、フェノールを選択的に得る、
ことを特徴とする。
The method for oxidizing a cyclic organic compound according to the second aspect of the present invention includes:
Interposing a photocatalyst, a solution in which benzene is dissolved in a solvent, and a gas capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst,
While irradiating light in an inert gas atmosphere with a partial pressure of 200 kPa to 300 kPa to oxidize the benzene , the generation of oxides is sequentially suppressed by the inert gas, and phenol is selectively obtained.
It is characterized by that.

また、前記不活性ガスがCOであってもよい。 Further, the inert gas may be a CO 2.

また、酸化チタンに金微粒子を担持させた前記光触媒を用いてもよい。   Further, the photocatalyst in which gold fine particles are supported on titanium oxide may be used.

また、前記溶媒が水であってもよい。   The solvent may be water.

本発明の第3の観点に係る環式有機化合物の酸化装置は、
少なくとも一部に光を透過可能な光透過窓を有し、光触媒、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な溶媒、ベンゼン及び不活性ガスが充填されるチャンバーと、
前記チャンバー内の気圧を検出する圧力センサと、
前記チャンバー内に供給される前記不活性ガスが充填される不活性ガスタンクと、
前記圧力センサで検出された気圧に基づいて前記不活性ガスの供給を制御して前記不活性ガスの分圧を200kPa〜300kPaにする制御装置と、を備える、
ことを特徴とする。
An apparatus for oxidizing a cyclic organic compound according to the third aspect of the present invention provides:
A chamber filled with a photocatalyst, a solvent capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst, benzene and an inert gas, having a light transmission window capable of transmitting light at least in part;
A pressure sensor for detecting the atmospheric pressure in the chamber;
An inert gas tank filled with the inert gas supplied into the chamber;
A control device for controlling the supply of the inert gas based on the atmospheric pressure detected by the pressure sensor so that the partial pressure of the inert gas is 200 kPa to 300 kPa ,
It is characterized by that.

本発明の第4の観点に係る環式有機化合物の酸化装置は、
少なくとも一部に光を透過可能な光透過窓を有し、光触媒、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な気体、溶媒、ベンゼン及び不活性ガスが充填されるチャンバーと、
前記チャンバー内の気圧を検出する圧力センサと、
前記チャンバー内に供給される前記不活性ガスが充填される不活性ガスタンクと、
前記圧力センサで検出された気圧に基づいて前記不活性ガスの供給を制御して前記不活性ガスの分圧を200kPa〜300kPaにする制御装置と、を備える、
ことを特徴とする。
The cyclic organic compound oxidation apparatus according to the fourth aspect of the present invention provides:
A chamber filled with a photocatalyst, a gas capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst, a solvent, benzene, and an inert gas;
A pressure sensor for detecting the atmospheric pressure in the chamber;
An inert gas tank filled with the inert gas supplied into the chamber;
A control device for controlling the supply of the inert gas based on the atmospheric pressure detected by the pressure sensor so that the partial pressure of the inert gas is 200 kPa to 300 kPa ,
It is characterized by that.

本発明に係る環式有機化合物の酸化方法では、COガス等の不活性ガス雰囲気下で、溶媒に溶解させた環式有機化合物を光触媒の触媒作用により酸化する。環式有機化合物が酸化されると最終的にCOになるが、不活性ガス雰囲気下で反応させており、不活性ガスがCO生成機構を抑制するように機能する。このため、逐次酸化物の生成が抑制されるので、目的とする所定の化合物を選択的に得ることができる。 In the method for oxidizing a cyclic organic compound according to the present invention, a cyclic organic compound dissolved in a solvent is oxidized by a catalytic action of a photocatalyst in an inert gas atmosphere such as CO 2 gas. When the cyclic organic compound is oxidized, it eventually becomes CO 2 , but is reacted in an inert gas atmosphere, and the inert gas functions to suppress the CO 2 generation mechanism. For this reason, since generation | occurrence | production of a sequential oxide is suppressed, the target predetermined compound can be obtained selectively.

環式有機化合物の酸化方法の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the oxidation method of a cyclic organic compound. 環式有機化合物の酸化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the oxidation apparatus of a cyclic organic compound. 他の形態に係る環式有機化合物の酸化装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the oxidation apparatus of the cyclic organic compound which concerns on another form. Au@P25のTEM写真である。It is a TEM photograph of Au @ P25. P25及びAu@P25の紫外−可視拡散反射スペクトルである。It is an ultraviolet-visible diffuse reflection spectrum of P25 and Au @ P25. P25及びAu@P25の粉末X線回折パターンである。It is a powder X-ray diffraction pattern of P25 and Au @ P25. 反応前後の溶液の高速液体クロマトグラムである。It is a high-performance liquid chromatogram of the solution before and after the reaction. CO分圧とベンゼン添加率、フェノールの収率及び選択率との関係を示すグラフである。CO 2 partial pressure and benzene addition rate is a graph showing the relationship between phenol yield and selectivity.

(実施の形態1)
本実施の形態1に係る環式有機化合物の酸化方法は、光触媒と、光触媒の作用により活性酸素を発生可能な溶媒に環式有機化合物を溶解した溶液と、を介在させ、不活性ガス雰囲気下で光を照射して環式有機化合物を酸化するとともに、不活性ガスにより逐次酸化物の生成を抑制して目的とする所定の化合物を選択的に得る方法である。
(Embodiment 1)
In the method for oxidizing a cyclic organic compound according to the first embodiment, a photocatalyst and a solution in which the cyclic organic compound is dissolved in a solvent capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst are interposed, under an inert gas atmosphere. In this method, the cyclic organic compound is oxidized by irradiating light, and the formation of the oxide is sequentially suppressed by an inert gas to selectively obtain a desired predetermined compound.

以下、ベンゼンを酸化させて選択的にフェノールを製造する場合を例に取り、詳細に説明する。   Hereinafter, a case where phenol is selectively produced by oxidizing benzene will be described in detail.

まず、図1の概略図に示すように、反応容器内に所定量のベンゼンと活性酸素を発生可能な溶媒と光触媒とを入れる。そして、反応容器内の気相にCOガスを充填し、反応容器を密閉する。 First, as shown in the schematic diagram of FIG. 1, a predetermined amount of benzene, a solvent capable of generating active oxygen, and a photocatalyst are placed in a reaction vessel. Then, the gas phase in the reaction vessel is filled with CO 2 gas, and the reaction vessel is sealed.

ここでは、活性酸素を発生可能な溶媒として水を用いている。水には活性酸素としてヒドロキシラジカル(・OH)の発生源となるOHが豊富に存在する。この水にベンゼンを溶解したベンゼン水溶液を反応容器内に添加する。ベンゼンの添加量は、生成したヒドロキシラジカルとの反応が速やかに生じるよう水に溶解する程度とする。ベンゼンの水への最大溶解量は800ppm程度であるので、800ppm程度のベンゼン水溶液を反応容器内に添加すればよい。 Here, water is used as a solvent capable of generating active oxygen. Water is rich in OH − which is a source of hydroxy radicals (.OH) as active oxygen. An aqueous benzene solution in which benzene is dissolved in water is added to the reaction vessel. The amount of benzene added is such that it dissolves in water so that the reaction with the generated hydroxy radical occurs promptly. Since the maximum amount of benzene dissolved in water is about 800 ppm, an aqueous benzene solution of about 800 ppm may be added to the reaction vessel.

また、光触媒として金微粒子を担持させた酸化チタンを用いている。酸化チタンは紫外線(波長400nm以下の光)により励起され触媒機能を呈するが、太陽光に含まれる紫外線は数%であるため、太陽光を効率的に利用できず、反応時間が長くなる。酸化チタンに金微粒子を担持させることで、可視光応答性を呈し、太陽光が効率的に利用され触媒機能が高まる。例えば、担持させる金微粒子が球状の場合、波長520〜550nm付近を中心とした光を吸収し励起される。これにより、照射する光が太陽光等の自然光であっても、効率的にヒドロキシラジカルが生成し、ベンゼンがフェノールに変換される反応時間の短縮が実現される。   In addition, titanium oxide supporting gold fine particles is used as a photocatalyst. Titanium oxide is excited by ultraviolet rays (light having a wavelength of 400 nm or less) and exhibits a catalytic function. However, since ultraviolet rays contained in sunlight are several percent, sunlight cannot be used efficiently, and the reaction time becomes long. By supporting gold fine particles on titanium oxide, visible light response is exhibited, sunlight is efficiently used, and the catalytic function is enhanced. For example, when the gold fine particles to be carried are spherical, light having a wavelength around 520 to 550 nm is absorbed and excited. Thereby, even if the light to irradiate is natural light, such as sunlight, a hydroxyl radical is produced | generated efficiently and shortening of the reaction time when benzene is converted into phenol is implement | achieved.

そして、光を照射する。光触媒として金微粒子を担持させた酸化チタンを用いているので、照射する光は太陽光等の自然光でよい。光を照射することで、光触媒の作用により水からヒドロキシラジカルが生成する。ヒドロキシラジカルは反応性が非常に高いため、ベンゼンと反応し、フェノールが生成する。   Then, light is irradiated. Since titanium oxide supporting gold fine particles is used as the photocatalyst, the light to be irradiated may be natural light such as sunlight. By irradiation with light, hydroxy radicals are generated from water by the action of the photocatalyst. Hydroxyl radicals are very reactive and react with benzene to produce phenol.

より詳細に説明すると、光触媒に光が当たると、光触媒が励起されて、その表面から電子が飛び出す。このとき、電子が抜け出た穴(正孔)はプラスの電荷を帯びている。正孔は強い酸化力をもち、水中にあるOH(水酸化物イオン)から電子を奪う。このため、電子を奪われたOHは非常に不安定な状態のヒドロキシラジカルになる。 More specifically, when light strikes the photocatalyst, the photocatalyst is excited and electrons are ejected from the surface. At this time, the hole (hole) from which the electron has escaped has a positive charge. Holes have strong oxidizing power and take electrons from OH (hydroxide ions) in water. For this reason, OH deprived of electrons becomes a hydroxy radical in a very unstable state.

ヒドロキシラジカルは強力な酸化力を持つために近くのベンゼンから電子を奪い、自身が安定になろうとする。このため、ベンゼンは電子が奪われるとともにフェノールに変換される。   Hydroxy radicals have strong oxidizing power, so they take electrons from nearby benzene and try to stabilize themselves. For this reason, benzene is deprived of electrons and converted to phenol.

ヒドロキシラジカルは、OHが存在するとともに光触媒に光が照射されている限り、更に生成する。過剰に生成するヒドロキシラジカルによって、生成したフェノールが更に酸化されて、カテコールやハイドロキノン等の2価フェノール、1,2,3−トリハイドロキシベンゼン等の3価フェノールが生成し、最終的には有機化合物の結合を分断され、二酸化炭素になってゆくと考えられる。 Hydroxy radicals are further generated as long as OH is present and the photocatalyst is irradiated with light. The generated phenol is further oxidized by the excessively generated hydroxy radicals to produce dihydric phenols such as catechol and hydroquinone, and trihydric phenols such as 1,2,3-trihydroxybenzene, and finally organic compounds. It is thought that the bond of is divided into carbon dioxide.

しかしながら、反応容器内の気相にCOガスを充填していることから、目的とするフェノールを選択的に得ることができ、フェノールの収率及び選択率を高めることができる。 However, since the gas phase in the reaction vessel is filled with CO 2 gas, the target phenol can be selectively obtained, and the yield and selectivity of phenol can be increased.

そのメカニズムは明らかではないが、以下のように考えられる。まず、気相(充填しているCOガス)と液相(ベンゼン水溶液)との力学的平衡により、上記の二酸化炭素生成機構を抑制するように作用する。即ち、フェノールが逐次酸化されて二酸化炭素が生成することを抑制するものと考えられる。 Although the mechanism is not clear, it is considered as follows. First, it acts to suppress the carbon dioxide production mechanism by the mechanical equilibrium between the gas phase (filled CO 2 gas) and the liquid phase (benzene aqueous solution). That is, it is thought that it suppresses that a phenol is oxidized sequentially and a carbon dioxide is produced | generated.

また、生成したフェノールが光触媒との反発により、触媒から脱着しやすくなる。光触媒が酸化チタンから構成される場合、酸化チタンの等電点がpH=5程度であり、pHが5以下では電気的に中性であるため、フェノールと反発する。即ち、COの充填量に応じ、液相中の炭酸が増加してpHが下がり、生成したフェノールが光触媒と反発して脱着することで、光触媒の作用を受けずフェノールの逐次酸化が抑制されるものと考えられる。 Moreover, the produced phenol is easily desorbed from the catalyst due to repulsion with the photocatalyst. When the photocatalyst is composed of titanium oxide, the isoelectric point of titanium oxide is about pH = 5, and when pH is 5 or less, it is electrically neutral and repels phenol. That is, carbon dioxide in the liquid phase increases and pH decreases according to the CO 2 filling amount, and the generated phenol repels and desorbs from the photocatalyst, so that the sequential oxidation of phenol is suppressed without being affected by the photocatalyst. It is thought that.

なお、充填するCOガスが少ない場合では、酸化剤であるヒドロキシラジカルが、吸着したベンゼンとの反応前に消費されてしまうおそれがある。すなわち、COの一部が水溶液中に溶解し、HCO になる。これがヒドロキシラジカルと反応し、パーオキソカーボネート(HOC−CO)となり、COとOになる。これにより、ベンゼンの酸化が滞るおそれがある。一方、充填するCOガスが多すぎる場合では、ベンゼンの酸化まで抑制される結果、フェノールの生成も抑制されるおそれがある。このため、以下のように充填するCOガスの圧力(分圧)が所定の範囲として行うことが好ましい。 In the case CO 2 gas is small to be filled, hydroxyl radical is an oxidizing agent, there is a possibility that is consumed prior to reaction with the adsorbed benzene. That is, a part of CO 2 is dissolved in the aqueous solution to become HCO 3 . This reacts with a hydroxy radical to become peroxocarbonate (HO 3 C—CO 3 ), and CO 2 and O 2 . Thereby, oxidation of benzene may be delayed. On the other hand, when there is too much CO 2 gas to be filled, the production of phenol may be suppressed as a result of suppressing the oxidation of benzene. For this reason, it is preferable that the pressure (partial pressure) of the CO 2 gas to be filled is set within a predetermined range as follows.

フェノール生成後、光触媒を濾過等で分離し、水を蒸発させることで高純度のフェノールを得ることができる。   After the production of phenol, the photocatalyst is separated by filtration or the like, and water is evaporated to obtain high-purity phenol.

上記のようにベンゼン水溶液中のベンゼンを酸化させてフェノールを選択的に得るには、反応容器内におけるCOの分圧が後述の実施例から200kPa以上300kPa以下であることが好ましい。COの分圧を上記圧力範囲にしてベンゼンを酸化させることで、COガスを充填しない場合よりもフェノールの収率及び選択率が向上する。更に好ましくは、COの分圧が220kPa以上270kPa以下である。 In order to selectively obtain phenol by oxidizing benzene in an aqueous solution of benzene as described above, the partial pressure of CO 2 in the reaction vessel is preferably 200 kPa or more and 300 kPa or less from the examples described later. Oxidation of benzene with the partial pressure of CO 2 in the above pressure range improves the yield and selectivity of phenol as compared with the case where CO 2 gas is not charged. More preferably, the partial pressure of CO 2 is 220 kPa or more and 270 kPa or less.

COガスの充填は、反応容器内の気相におけるCOの分圧が所定の圧力となるようにすれば、いずれの手法で行ってもよい。反応容器内に直接COガスを封入してもよいし、反応容器内にドライアイスを入れて気化してもよい。また、反応容器内に常時COガスを導入する形態でもよい。 The filling of the CO 2 gas may be performed by any method as long as the partial pressure of CO 2 in the gas phase in the reaction vessel becomes a predetermined pressure. CO 2 gas may be sealed directly in the reaction vessel, or dry ice may be put in the reaction vessel and vaporized. Further, it may be in the form of introducing a constant CO 2 gas into the reaction vessel.

上記では、光触媒として金微粒子を担持させた酸化チタンを用いたが、光照射により活性酸素を発生させ得るものであれば、これに限定されない。酸化チタンをそのまま用いることも可能である。また、上記では粒状の金微粒子を担持させた例について説明したが、棒状粒子など異方性を有する金微粒子であれば、可視光〜近赤外領域の広範囲の光を吸収し励起するので、より効率的に太陽光を活用でき、反応性を高めることができる。その他、酸化亜鉛や、有機色素で増感した半導体(酸化チタンや酸化亜鉛)を用いることも可能である。   In the above, titanium oxide supporting gold fine particles was used as the photocatalyst, but the photocatalyst is not limited to this as long as it can generate active oxygen by light irradiation. It is also possible to use titanium oxide as it is. Moreover, although the example which carried | supported the granular gold microparticles | fine-particles was demonstrated above, if it is gold microparticles which have anisotropy, such as a rod-shaped particle, since it absorbs and excites a wide range light of visible light-a near infrared region, Sunlight can be used more efficiently and reactivity can be enhanced. In addition, it is also possible to use a semiconductor (titanium oxide or zinc oxide) sensitized with zinc oxide or an organic dye.

また、上記では、不活性ガスとしてCOガスを用いたがこれに限定されない。例えば、窒素やネオン、アルゴン等、用いる溶媒に溶解し難いガスであれば、液相と気相との力学的平衡をもたらし、上述した二酸化炭素生成機構を抑制して逐次酸化物の生成が抑制され、目的とする化合物が選択的に得られる。 In the above description, CO 2 gas is used as the inert gas, but the present invention is not limited to this. For example, if it is a gas that is difficult to dissolve in the solvent used, such as nitrogen, neon, or argon, it brings about a mechanical equilibrium between the liquid phase and the gas phase, and suppresses the above-mentioned carbon dioxide production mechanism to suppress the generation of sequential oxides. And the desired compound is selectively obtained.

上記では一例として、環式有機化合物としてベンゼンを用い、ベンゼンを酸化して選択的にフェノールを得る方法について説明したが、種々の環式有機化合物を酸化するとともに、逐次酸化物の生成を抑制し、目的とする化合物を選択的に得る方法に応用することができる。   As an example, the method for selectively obtaining phenol by oxidizing benzene using benzene as the cyclic organic compound has been described. However, various cyclic organic compounds are oxidized and the generation of sequential oxides is suppressed. And can be applied to a method for selectively obtaining a target compound.

(実施の形態2)
実施の形態2に係る環式有機化合物の酸化方法は、光触媒と、溶媒に環式有機化合物を溶解した溶液と、光触媒の作用により活性酸素を発生可能な気体と、を介在させ、不活性ガス雰囲気下で光を照射して環式有機化合物を酸化させるとともに、不活性ガスにより逐次酸化物の生成を抑制し、所定の化合物を選択的に得る方法である。
(Embodiment 2)
The method for oxidizing a cyclic organic compound according to Embodiment 2 includes a photocatalyst, a solution in which a cyclic organic compound is dissolved in a solvent, and a gas capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst, and an inert gas. In this method, the cyclic organic compound is oxidized by irradiating light in an atmosphere, and the generation of oxides is sequentially suppressed by an inert gas, thereby selectively obtaining a predetermined compound.

上述した実施の形態1とは、活性酸素を発生する媒体が溶媒ではなく気体である点で異なる。   The difference from Embodiment 1 described above is that the medium that generates active oxygen is not a solvent but a gas.

活性酸素を発生可能な気体として、光触媒の作用によりヒドロキシラジカルやスーパーオキシドアニオン(・O )が生じる水素、酸素を反応容器に導入すればよい。水素、酸素の導入は液相(溶媒に環式有機化合物を溶解した溶液)にバブリング等で導入すればよい。これらの気体は、酸化させる環式有機化合物の種類に応じて導入すればよい。 As a gas capable of generating active oxygen, hydrogen or oxygen in which a hydroxyl radical or a superoxide anion (.O 2 ) is generated by the action of a photocatalyst may be introduced into the reaction vessel. Hydrogen and oxygen may be introduced into the liquid phase (a solution in which a cyclic organic compound is dissolved in a solvent) by bubbling or the like. These gases may be introduced according to the type of cyclic organic compound to be oxidized.

例えば、シクロヘキサンを酸化して、選択的にシクロヘキサノンを得る場合を例に説明する。   For example, the case where cyclohexanone is selectively obtained by oxidizing cyclohexane will be described as an example.

光触媒と、シクロヘキサンをアセトニトリル等の有機溶媒に溶解した溶液とを反応溶液に入れ、COガス等の不活性ガスを充填する。更に、活性酸素を発生可能な気体として酸素を液相にバブリングによって介在させる。 A photocatalyst and a solution obtained by dissolving cyclohexane in an organic solvent such as acetonitrile are placed in a reaction solution, and filled with an inert gas such as CO 2 gas. Furthermore, oxygen is interposed in the liquid phase by bubbling as a gas capable of generating active oxygen.

光照射することで、光触媒が励起されて、その表面から電子が飛び出し、この電子が酸素に供給され、スーパーオキシドアニオンが生じる。スーパーオキシドアニオンは不安定な状態であり酸化力が強いため、シクロヘキサンが酸化されて、シクロヘキサノンが生成する。そして、COガスが実施の形態1で説明したように、シクロヘキサノンの更なる酸化を抑制するので、選択的にシクロヘキサノンを得ることが可能である。 By irradiating with light, the photocatalyst is excited, electrons are ejected from the surface, and the electrons are supplied to oxygen to produce a superoxide anion. Since the superoxide anion is unstable and has strong oxidizing power, cyclohexane is oxidized to produce cyclohexanone. Since the CO 2 gas suppresses further oxidation of cyclohexanone as described in Embodiment 1, it is possible to selectively obtain cyclohexanone.

また、同様にして、ナフタレンを酸化して、医薬や農薬原料の中間体として有用な1,4−ナフトキノンを選択的に得ることが可能である。また、フェナントレンを酸化して、医薬や蛍光色素の中間体として有用な6H−ベンゾ[C]クロメン−6−オールを選択的に得ることが可能である。   Similarly, naphthalene can be oxidized to selectively obtain 1,4-naphthoquinone useful as an intermediate for pharmaceuticals and agricultural chemical raw materials. In addition, phenanthrene can be oxidized to selectively obtain 6H-benzo [C] chromen-6-ol useful as an intermediate for drugs and fluorescent dyes.

本実施の形態では、水等の活性酸素を発生させ得る溶媒に不溶な環式有機化合物を酸化させて目的とする所定の化合物を得ようとする場合に、環式有機化合物を汎用有機溶媒に溶解させて酸化させ得る点で有効である。その他については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。   In this embodiment, when a cyclic organic compound that is insoluble in a solvent capable of generating active oxygen such as water is oxidized to obtain a desired compound, the cyclic organic compound is used as a general-purpose organic solvent. This is effective in that it can be dissolved and oxidized. Others are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

(実施の形態3)
続いて、環式有機化合物の酸化装置について説明する。ここでは、水等の活性酸素を発生可能な溶媒に溶解可能な環式有機化合物の酸化させる装置として、ベンゼンを酸化させて選択的にフェノールを製造する環式有機化合物の酸化装置を例にとり説明する。
(Embodiment 3)
Subsequently, an apparatus for oxidizing a cyclic organic compound will be described. Here, as an example of an apparatus for oxidizing a cyclic organic compound that can be dissolved in a solvent capable of generating active oxygen such as water, an apparatus for oxidizing a cyclic organic compound that selectively produces phenol by oxidizing benzene will be described. To do.

環式有機化合物の酸化装置1は、図2の概略構成図に示すように、チャンバー10と、圧力センサ12と、不活性ガスタンク20と、溶媒タンク30と、環式有機化合物タンク40と、制御装置50と、光源60と、触媒分離器70と、目的化合物分離器71と、不純物分離器72とを備える。   As shown in the schematic configuration diagram of FIG. 2, the cyclic organic compound oxidation apparatus 1 includes a chamber 10, a pressure sensor 12, an inert gas tank 20, a solvent tank 30, a cyclic organic compound tank 40, and a control. The apparatus 50, the light source 60, the catalyst separator 70, the target compound separator 71, and the impurity separator 72 are provided.

チャンバー10は、溶媒、ベンゼン、光触媒、COガスが充填され、内部でベンゼンを酸化させてフェノールを選択的に生成させる密閉可能な反応容器である。チャンバー10の上部には、光透過窓11が設けられている。光透過窓11は光透過率の高い無色のガラスや樹脂等である。この光透過窓11を透過してチャンバー10内に光が照射される。チャンバー10はステンレス製等、化学的安定性を有するとともに内圧に耐え得る素材から構成される。化学的安定性を有し、機械的強度が高ければ、光透過性が高いガラスや樹脂等でもよく、この場合、光透過窓11が設けられていなくてもよい。 The chamber 10 is a sealable reaction vessel that is filled with a solvent, benzene, a photocatalyst, and CO 2 gas, and oxidizes benzene inside to selectively generate phenol. A light transmission window 11 is provided in the upper part of the chamber 10. The light transmission window 11 is made of colorless glass or resin having a high light transmittance. Light is irradiated into the chamber 10 through the light transmission window 11. The chamber 10 is made of a material that has chemical stability and can withstand internal pressure, such as stainless steel. As long as it has chemical stability and high mechanical strength, it may be glass or resin having high light transmission. In this case, the light transmission window 11 may not be provided.

また、チャンバー10には、チャンバー10内の気相の圧力を検出する圧力センサ12が設置されている。   The chamber 10 is provided with a pressure sensor 12 for detecting the pressure of the gas phase in the chamber 10.

溶媒タンク30、環式有機化合物タンク40には、それぞれ水、ベンゼンが充填されている。そして、バルブ31、41の開閉、及び、不図示のポンプ等により、チャンバー10にそれぞれ所定量の水、ベンゼンが充填される。   The solvent tank 30 and the cyclic organic compound tank 40 are filled with water and benzene, respectively. The chambers 10 are filled with a predetermined amount of water and benzene by opening and closing the valves 31 and 41 and a pump (not shown).

不活性ガスタンク20は、二酸化炭素等の不活性ガスが充填されるタンクである。不活性ガスタンク20とチャンバー10とは、不活性ガス導入路22を介して接続されており、不活性ガス導入路22には、バルブ21が設置されている。バルブ21は電磁弁等であり、制御装置50の指令に基づいて開閉する。   The inert gas tank 20 is a tank filled with an inert gas such as carbon dioxide. The inert gas tank 20 and the chamber 10 are connected via an inert gas introduction path 22, and a valve 21 is installed in the inert gas introduction path 22. The valve 21 is a solenoid valve or the like and opens and closes based on a command from the control device 50.

制御装置50は電気通信的に圧力センサ12及びバルブ21にそれぞれ接続している。制御装置50は、圧力センサ12から送られてくるチャンバー10内の気相の圧力の情報に基づき、バルブ21の開閉を行う。即ち、チャンバー10内の気相の圧力が所定の圧力よりも低い場合、制御装置50はバルブ21を開き、不活性ガスタンク20からチャンバー10に二酸化炭素を導入するよう制御する。一方、チャンバー10内の気相の圧力が所定の圧力よりも高い場合、制御装置50はバルブ21を閉じ、不活性ガスタンク20からチャンバー10への二酸化炭素の導入を停止するよう制御する。   The control device 50 is electrically connected to the pressure sensor 12 and the valve 21, respectively. The control device 50 opens and closes the valve 21 based on the information on the pressure of the gas phase in the chamber 10 sent from the pressure sensor 12. That is, when the pressure of the gas phase in the chamber 10 is lower than a predetermined pressure, the control device 50 opens the valve 21 and controls to introduce carbon dioxide from the inert gas tank 20 into the chamber 10. On the other hand, when the pressure of the gas phase in the chamber 10 is higher than a predetermined pressure, the control device 50 controls to close the valve 21 and stop introducing carbon dioxide from the inert gas tank 20 to the chamber 10.

光源60は、蛍光灯、白熱電球や擬似太陽光など種々の公知の発光装置が用いられる。   As the light source 60, various known light-emitting devices such as a fluorescent lamp, an incandescent bulb, and simulated sunlight are used.

触媒分離器70は、反応後の溶液から光触媒を分離、回収する装置である。触媒分離器70として、フィルタ等の濾過器や遠心分離器のほか、固体である光触媒を分離回収可能な公知の分離器が用いられる。   The catalyst separator 70 is a device that separates and recovers the photocatalyst from the solution after the reaction. As the catalyst separator 70, in addition to a filter such as a filter and a centrifugal separator, a known separator capable of separating and recovering a solid photocatalyst is used.

目的化合物分離器71は、反応後の溶液中から目的化合物であるフェノールを分離する装置であり、フェノールを分離可能な公知の装置が用いられる。目的化合物分離器71として、例えば、液体クロマトグラフィー等が挙げられる。   The target compound separator 71 is a device that separates phenol, which is the target compound, from the solution after the reaction, and a known device that can separate phenol is used. Examples of the target compound separator 71 include liquid chromatography.

不純物分離器72は、不純物(フェノール以外の生成物)とベンゼン水溶液を分離する装置であり、ベンゼン水溶液を分離可能な公知の装置が用いられる。   The impurity separator 72 is a device that separates impurities (products other than phenol) and a benzene aqueous solution, and a known device capable of separating the benzene aqueous solution is used.

上記の構成によれば、チャンバー10内の気相の圧力(COガスの分圧)が、上述した圧力になるようにCOガスを供給するよう制御しているので、良好な収率及び選択率でフェノールを製造することができる。 According to the above configuration, since the CO 2 gas is controlled to be supplied so that the pressure of the gas phase in the chamber 10 (partial pressure of the CO 2 gas) becomes the pressure described above, a good yield and Phenol can be produced with selectivity.

なお、太陽光により反応させる場合には、光源60を備えていなくてもよい。また、上記では一例として、ベンゼンを酸化して選択的にフェノールを得る場合について説明したが、ベンゼンに限られず水等の活性酸素を発生可能な溶媒に溶解可能な種々の環式有機化合物を酸化し、目的とする化合物を選択的に得る場合にも適宜応用できる。   In addition, when making it react with sunlight, the light source 60 does not need to be provided. In the above description, the case where phenol is selectively obtained by oxidizing benzene has been described as an example. However, not only benzene but also various cyclic organic compounds that can be dissolved in a solvent capable of generating active oxygen such as water are oxidized. In addition, the present invention can also be applied appropriately when a desired compound is selectively obtained.

また、上記では、水等の活性酸素を発生可能な溶媒に溶解可能な環式有機化合物を酸化させる場合に有効な装置例について説明したが、水等の活性酸素を発生可能な溶媒に不溶な環式有機化合物を酸化させる場合では、図3に示すように、光触媒により活性酸素を発生可能な気体をバブリングにて供給するよう構成されていてもよい。   In the above, an example of an apparatus effective for oxidizing a cyclic organic compound that can be dissolved in a solvent capable of generating active oxygen such as water has been described. However, the apparatus is insoluble in a solvent capable of generating active oxygen such as water. In the case of oxidizing a cyclic organic compound, as shown in FIG. 3, a gas capable of generating active oxygen by a photocatalyst may be supplied by bubbling.

図3に示す環式有機化合物の酸化装置2では、酸素や水素などの活性酸素を発生可能な気体が充填された気体タンク80を備え、気体タンク80は気体供給路82を介してチャンバー10と接続している。気体供給路82のチャンバー10側の先端はチャンバー10の底面付近まで延びている。気体供給路82にはバルブ81が設置されており、バルブ81を開けることで、環式有機化合物が有機溶媒等に溶解された溶液に気体が供給される。   The cyclic organic compound oxidation apparatus 2 shown in FIG. 3 includes a gas tank 80 filled with a gas capable of generating active oxygen such as oxygen and hydrogen. The gas tank 80 is connected to the chamber 10 via a gas supply path 82. Connected. The tip of the gas supply path 82 on the chamber 10 side extends to the vicinity of the bottom surface of the chamber 10. A valve 81 is installed in the gas supply path 82, and by opening the valve 81, gas is supplied to a solution in which a cyclic organic compound is dissolved in an organic solvent or the like.

なお、環式有機化合物としてシクロヘキサンを酸化してシクロヘキサノンを得る場合では、環式有機化合物タンク40にはシクロヘキサンが充填され、溶媒タンク30にはアセトニトリル等の有機溶媒が充填される。また、目的化合物分離器71には、反応後の溶液中から目的化合物であるシクロヘキサノンを分離可能な公知の装置が用いられる。また、不純物分離器72には、不純物(シクロヘキサノン以外の生成物)と未反応のシクロヘキサン及びアセトニトリルを分離可能な公知の装置が用いられる。更に、シクロヘキサノンとアセトニトリルを分離可能な分離器が設置されていてもよい。また、シクロヘキサノンに限られず水等の活性酸素を発生可能な溶媒に不溶な種々の環式有機化合物を酸化し、目的とする化合物を選択的に得る場合にも適宜応用できる。   When cyclohexane is obtained by oxidizing cyclohexane as the cyclic organic compound, the cyclic organic compound tank 40 is filled with cyclohexane, and the solvent tank 30 is filled with an organic solvent such as acetonitrile. The target compound separator 71 is a known apparatus that can separate the target compound cyclohexanone from the solution after the reaction. The impurity separator 72 is a known device that can separate impurities (products other than cyclohexanone) and unreacted cyclohexane and acetonitrile. Furthermore, a separator capable of separating cyclohexanone and acetonitrile may be installed. Further, the present invention is not limited to cyclohexanone, and can be appropriately applied to the case where various cyclic organic compounds insoluble in a solvent capable of generating active oxygen such as water are oxidized to selectively obtain a target compound.

その他の構成については、上述した環式有機化合物の酸化装置1と同様であるため、説明を省略する。   About another structure, since it is the same as that of the oxidation apparatus 1 of the cyclic organic compound mentioned above, description is abbreviate | omitted.

調製した光触媒を用い、光照射によるベンゼンの酸化、フェノールの製造を行った。   Using the prepared photocatalyst, benzene was oxidized by light irradiation and phenol was produced.

(光酸化触媒の調整)
脱水エタノール(30mL)に酸化チタン粉末(P25、デグサ社製)(1.0g)及びHAuCl・3HO(0.5g)を添加し、室温で1日攪拌した。
NaBH(0.24g)を添加し、室温で4時間攪拌した。
黒色の沈殿をデカンテーションによって除去した上澄液を遠心分離(3500rpm、15min)して得られた赤紫色の沈殿をエタノールで洗浄し、70℃で1日乾燥した。このようにして、酸化チタンに金微粒子を担持させた光触媒(以下、Au@P25と記す)を得た。
(Adjustment of photo-oxidation catalyst)
Titanium oxide powder (P25, manufactured by Degussa) (1.0 g) and HAuCl 4 .3H 2 O (0.5 g) were added to dehydrated ethanol (30 mL), and the mixture was stirred at room temperature for 1 day.
NaBH 4 (0.24 g) was added and stirred at room temperature for 4 hours.
The supernatant obtained by removing the black precipitate by decantation was centrifuged (3500 rpm, 15 min), and the reddish purple precipitate was washed with ethanol and dried at 70 ° C. for 1 day. Thus, a photocatalyst (hereinafter referred to as Au @ P25) in which gold fine particles were supported on titanium oxide was obtained.

図4にAu@P25のTEM(Transmission Electron Microscope)写真、図5にP25及びAu@P25の紫外−可視拡散反射スペクトル、図6に粉末X線回折パターンを示している。図4を見ると金微粒子である黒い斑点が酸化チタン粒子上に確認できる。また、図5を見ると550nm付近にP25では現れない金特有のピークが確認できる。また、図6を見ると、45(2θ/°)に金のピークが現れている。したがって、酸化チタンに金微粒子が担持されていることを確認した。   FIG. 4 shows a TEM (Transmission Electron Microscope) photograph of Au @ P25, FIG. 5 shows an ultraviolet-visible diffuse reflection spectrum of P25 and Au @ P25, and FIG. 6 shows a powder X-ray diffraction pattern. When FIG. 4 is seen, the black spot which is a gold fine particle can be confirmed on a titanium oxide particle. Moreover, when FIG. 5 is seen, the peak peculiar to gold which does not appear in P25 near 550 nm can be confirmed. In addition, referring to FIG. 6, a gold peak appears at 45 (2θ / °). Therefore, it was confirmed that gold fine particles were supported on titanium oxide.

(フェノールの製造)
内容積50mLのガラス(パイレックス(登録商標)製)窓付きステンレス製密閉容器にベンゼン水溶液(20mL,800ppm)、Au@P25(60mg)、CO及び攪拌子を入れ密閉した。COはドライアイスを添加することにより、容器内でガス化させた。
(Production of phenol)
An aqueous benzene solution (20 mL, 800 ppm), Au @ P25 (60 mg), CO 2 and a stir bar were sealed in a stainless steel sealed container with a glass (pyrex (registered trademark)) window having an internal volume of 50 mL. CO 2 was gasified in the vessel by adding dry ice.

攪拌子にてベンゼン水溶液を攪拌しながら、ガラス窓から24時間疑似太陽光を照射し、ベンゼンを酸化してフェノールの製造を行った。   While stirring the benzene aqueous solution with a stirrer, simulated sunlight was irradiated from a glass window for 24 hours to oxidize benzene to produce phenol.

なお、ドライアイスの添加量を0mg,40mg,80mg,120mg,200mgとすることで、容器内のCO分圧を0kPa,75kPa,150kPa,230kPa,380kPaとして各種行い、CO分圧によるフェノールの収率及び選択率の影響について評価した。各CO分圧の値は、ドライアイスが容器内の気相に全てガス化したものとして、気体の状態方程式(PV=nRT)から換算した値である。 Incidentally, the addition amount of dry ice 0 mg, 40 mg, 80 mg, 120 mg, and 200mg, the CO 2 partial pressure in the container 0 kPa, 75 kPa, 150 kPa, 230 kPa, performs various as 380 kPa, phenol by partial pressure of CO 2 The effect of yield and selectivity was evaluated. The value of each CO 2 partial pressure is a value converted from the gas equation of state (PV = nRT) assuming that dry ice is all gasified into the gas phase in the container.

反応前のベンゼン水溶液、ドライアイス添加量0mg,80mg,120mgの反応後の溶液それぞれの高速液体クロマトグラムスペクトルを図7に示す。また、それぞれのCO分圧におけるベンゼンの転化率(Conversion)、生成したフェノールの収率(Yield)及び選択率(Selectivity)を表1に示す。なお、転化率は、添加したベンゼンに対する反応したベンゼンの割合、収率は、添加したベンゼンに対する生成したフェノールの割合、選択率は、反応したベンゼンの割合に対する生成したフェノールの割合である。 FIG. 7 shows high-performance liquid chromatogram spectra of the benzene aqueous solution before the reaction and the solutions after the reaction of the dry ice added amounts of 0 mg, 80 mg and 120 mg, respectively. Further, Table 1 shows the conversion rate (conversion) of benzene, the yield (Yield) and selectivity (selectivity) of the produced phenol at each CO 2 partial pressure. The conversion rate is the ratio of the reacted benzene to the added benzene, the yield is the ratio of the generated phenol to the added benzene, and the selectivity is the ratio of the generated phenol to the ratio of the reacted benzene.

図7を見ると、反応後の溶液ではベンゼンのピークが減少するとともに、フェノールのピークが現れており、いずれもフェノールが生成していることが確認できる。また、CO分圧が高くなるにつれて逐次酸化物のピークが減少している。フェノールが更に酸化されて2価フェノールや3価フェノール等のフェノール逐次酸化物の生成が抑制されていることがわかる。 When FIG. 7 is seen, in the solution after reaction, while the peak of benzene decreases, the peak of phenol appears, and it can confirm that all have produced | generated phenol. In addition, the peak of the oxide gradually decreases as the CO 2 partial pressure increases. It can be seen that the phenol is further oxidized to suppress the formation of sequential phenol oxides such as dihydric phenol and trihydric phenol.

なお、CO分圧が230kPaを超えると、収率及び選択率が減少している。これは、COがベンゼンの酸化をも抑制しているものと考えられる。したがって、適度のCO分圧であることが望ましいと考えられる。 Incidentally, CO 2 partial pressure is more than 230 kPa, yield and selectivity are decreased. This, CO 2 is considered to have also suppress the oxidation of benzene. Therefore, it is considered desirable to have an appropriate CO 2 partial pressure.

また、図8に表1の収率及び選択率をプロットしたグラフを示す。図8から、COの分圧が200kPa〜300kPaだとCOを加えない場合に比べ、フェノールの収率及び選択率が良好である。また、220kPa〜270kPaだと、フェノールの選択率が凡そ80%以上と、より良好である。 Moreover, the graph which plotted the yield and selectivity of Table 1 in FIG. 8 is shown. From FIG. 8, when the partial pressure of CO 2 is 200 kPa to 300 kPa, the yield and selectivity of phenol are better than when CO 2 is not added. Moreover, when it is 220 kPa to 270 kPa, the selectivity for phenol is about 80% or more, which is better.

以上、実施例に基づき、環式有機化合物の酸化方法について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、COガス等の不活性ガス雰囲気下で環式有機化合物を酸化させるとともに、不活性ガスと環式有機化合物を溶媒に溶解した溶液との気相液相における力学的平衡を利用してCO生成機構を抑制し、所望の化合物を選択的に得る方法として広く解釈される。 As mentioned above, although the oxidation method of the cyclic organic compound was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example. That is, the cyclic organic compound is oxidized under an inert gas atmosphere such as CO 2 gas, and the mechanical equilibrium in the gas phase liquid phase between the inert gas and the solution obtained by dissolving the cyclic organic compound in a solvent is utilized. It is widely interpreted as a method for selectively obtaining a desired compound by suppressing the CO 2 production mechanism.

ベンゼン等の環式有機化合物からフェノール等の目的とする化合物を選択的に得る際に利用可能である。   It can be used when a desired compound such as phenol is selectively obtained from a cyclic organic compound such as benzene.

1 環式化合物の酸化装置
2 環式化合物の酸化装置
10 チャンバー
11 光透過窓
12 圧力センサ
20 不活性ガスタンク
21 バルブ
22 不活性ガス導入路
30 溶媒タンク
31 バルブ
40 環式有機化合物タンク
41 バルブ
50 制御装置
60 光源
70 触媒分離器
71 目的化合物分離器
72 不純物分離器
80 気体タンク
81 バルブ
82 気体供給路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cyclic compound oxidizing device 2 Cyclic compound oxidizing device 10 Chamber 11 Light transmission window 12 Pressure sensor 20 Inert gas tank 21 Valve 22 Inert gas introduction path 30 Solvent tank 31 Valve 40 Cyclic organic compound tank 41 Valve 50 Control Equipment 60 Light source 70 Catalyst separator 71 Target compound separator 72 Impurity separator 80 Gas tank 81 Valve 82 Gas supply path

Claims (7)

光触媒と、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な溶媒にベンゼンを溶解した溶液と、を介在させ、
分圧が200kPa〜300kPaの不活性ガス雰囲気下で光を照射して前記ベンゼンを酸化させるとともに、前記不活性ガスにより逐次酸化物の生成を抑制し、フェノールを選択的に得る、
ことを特徴とする環式有機化合物の酸化方法。
Interposing a photocatalyst and a solution in which benzene is dissolved in a solvent capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst,
While irradiating light in an inert gas atmosphere with a partial pressure of 200 kPa to 300 kPa to oxidize the benzene , the generation of oxides is sequentially suppressed by the inert gas, and phenol is selectively obtained.
And a method for oxidizing a cyclic organic compound.
光触媒と、溶媒にベンゼンを溶解した溶液と、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な気体と、を介在させ、
分圧が200kPa〜300kPaの不活性ガス雰囲気下で光を照射して前記ベンゼンを酸化させるとともに、前記不活性ガスにより逐次酸化物の生成を抑制し、フェノールを選択的に得る、
ことを特徴とする環式有機化合物の酸化方法。
Interposing a photocatalyst, a solution in which benzene is dissolved in a solvent, and a gas capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst,
While irradiating light in an inert gas atmosphere with a partial pressure of 200 kPa to 300 kPa to oxidize the benzene , the generation of oxides is sequentially suppressed by the inert gas, and phenol is selectively obtained.
And a method for oxidizing a cyclic organic compound.
前記不活性ガスがCOである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の環式有機化合物の酸化方法。
The inert gas is CO 2 ;
The method for oxidizing a cyclic organic compound according to claim 1 or 2.
酸化チタンに金微粒子を担持させた前記光触媒を用いる、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の環式有機化合物の酸化方法。
Using the photocatalyst in which gold fine particles are supported on titanium oxide,
The method for oxidizing a cyclic organic compound according to any one of claims 1 to 3 .
前記溶媒が水である、
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の環式有機化合物の酸化方法。
The solvent is water;
The method for oxidizing a cyclic organic compound according to any one of claims 1 to 4 .
少なくとも一部に光を透過可能な光透過窓を有し、光触媒、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な溶媒、ベンゼン及び不活性ガスが充填されるチャンバーと、
前記チャンバー内の気圧を検出する圧力センサと、
前記チャンバー内に供給される前記不活性ガスが充填される不活性ガスタンクと、
前記圧力センサで検出された気圧に基づいて前記不活性ガスの供給を制御して前記不活性ガスの分圧を200kPa〜300kPaにする制御装置と、を備える、
ことを特徴とする環式有機化合物の酸化装置。
A chamber filled with a photocatalyst, a solvent capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst, benzene and an inert gas, having a light transmission window capable of transmitting light at least in part;
A pressure sensor for detecting the atmospheric pressure in the chamber;
An inert gas tank filled with the inert gas supplied into the chamber;
A control device for controlling the supply of the inert gas based on the atmospheric pressure detected by the pressure sensor so that the partial pressure of the inert gas is 200 kPa to 300 kPa ,
An apparatus for oxidizing a cyclic organic compound, characterized in that:
少なくとも一部に光を透過可能な光透過窓を有し、光触媒、前記光触媒の作用により活性酸素を発生可能な気体、溶媒、ベンゼン及び不活性ガスが充填されるチャンバーと、
前記チャンバー内の気圧を検出する圧力センサと、
前記チャンバー内に供給される前記不活性ガスが充填される不活性ガスタンクと、
前記圧力センサで検出された気圧に基づいて前記不活性ガスの供給を制御して前記不活性ガスの分圧を200kPa〜300kPaにする制御装置と、を備える、
ことを特徴とする環式有機化合物の酸化装置。
At least partially permeable light transmitting window light, a chamber photocatalyst gas capable of generating active oxygen by the action of the photocatalyst, solvents, benzene and inert gas is filled,
A pressure sensor for detecting the atmospheric pressure in the chamber;
An inert gas tank filled with the inert gas supplied into the chamber;
A control device for controlling the supply of the inert gas based on the atmospheric pressure detected by the pressure sensor so that the partial pressure of the inert gas is 200 kPa to 300 kPa ,
An apparatus for oxidizing a cyclic organic compound, characterized in that:
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