JP6279409B2 - Oxidation of ketones to esters using post-treated tin-substituted zeolite beta - Google Patents

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本発明は、環式ケトン化合物からラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound from a cyclic ketone compound.

ラクトン化合物及びヒドロキシカルボン酸化合物は医薬、香料、染料等として有用な有機化合物の原料や中間体、ポリマーの原料等として多く利用されている。前記ラクトン化合物やヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法としては、β型ゼオライト構造を有するスズ置換ゼオライトと過酸化水素によって環式ケトン化合物を酸化する方法が知られている(特許文献1)。   Lactone compounds and hydroxycarboxylic acid compounds are widely used as raw materials for organic compounds, intermediates, polymers, and the like useful as pharmaceuticals, perfumes, dyes and the like. As a method for producing the lactone compound or hydroxycarboxylic acid compound, a method is known in which a cyclic ketone compound is oxidized with a tin-substituted zeolite having a β-type zeolite structure and hydrogen peroxide (Patent Document 1).

国際公開第2001/081291号International Publication No. 2001/081291

特許文献1には、シクロヘキサノンからε−カプロラクトンを合成する反応において、ε−カプロラクトン選択率が99%以上であると記載されている。しかし、本発明者等が追試したところ、ε−カプロラクトンと共に、その加水分解体である6−ヒドロキシカプロン酸が生成し、ε−カプロラクトンと6−ヒドロキシカプロン酸の合計選択率は70〜80%程度であることがわかった。   Patent Document 1 describes that in the reaction for synthesizing ε-caprolactone from cyclohexanone, the selectivity for ε-caprolactone is 99% or more. However, when the present inventors made additional trials, ε-caprolactone and its hydrolyzate 6-hydroxycaproic acid were produced, and the total selectivity of ε-caprolactone and 6-hydroxycaproic acid was about 70 to 80%. I found out that

従って、本発明の目的は、環式ケトン化合物からラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物をより選択的に製造する方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for more selectively producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound from a cyclic ketone compound.

本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、β型ゼオライト構造を有するスズ置換ゼオライトをアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物と反応させて得られる化合物を触媒として使用すると、ラクトン化合物やヒドロキシカルボン酸化合物の選択率を向上することができ、種々の用途に有用なこれらの化合物を一層効率よく製造することができることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used as a catalyst a compound obtained by reacting a tin-substituted zeolite having a β-type zeolite structure with a compound containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or ammonium. Then, the selectivity of a lactone compound or a hydroxycarboxylic acid compound can be improved, and it has been found that these compounds useful for various applications can be produced more efficiently. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、下記式(1)

Figure 0006279409
(式中、Rは炭素数3〜19の2価の炭化水素基を示す)
で表される環式ケトン化合物を過酸化水素及び下記触媒と反応させることにより、下記式(2)
Figure 0006279409
(式中、Rは前記に同じ)
で表されるラクトン化合物及び/又は下記式(3)
HO−R−COOH (3)
(式中、Rは前記に同じ)
で表されるヒドロキシカルボン酸化合物を製造するラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。
触媒:焼成、無水ベースで、下記式(4)
(MwSnxSi1-x)O2 (4)
(式中、Mは3価の電荷を有する金属、wは0〜2x、xは0.001〜0.1を示す)
で表される、β型ゼオライトのX線回折パターンの特徴を示す(但し、wが0の場合は近距離秩序性を有するアモルファスであるか、又はβ型ゼオライトのX線回折パターンの特徴を示す)スズ置換ゼオライトを、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物と反応させて得られる化合物 That is, the present invention provides the following formula (1):
Figure 0006279409
(In the formula, R represents a divalent hydrocarbon group having 3 to 19 carbon atoms)
By reacting the cyclic ketone compound represented by the formula (2) with hydrogen peroxide and the following catalyst:
Figure 0006279409
(Wherein R is the same as above)
And / or the following formula (3)
HO-R-COOH (3)
(Wherein R is the same as above)
The lactone compound which manufactures the hydroxycarboxylic acid compound represented by these, and / or the manufacturing method of a hydroxycarboxylic acid compound is provided.
Catalyst: calcined, anhydrous basis, formula (4)
(M w Sn x Si 1-x ) O 2 (4)
(In the formula, M is a metal having a trivalent charge, w is 0 to 2x, and x is 0.001 to 0.1)
The characteristic of the X-ray diffraction pattern of the β-type zeolite represented by the formula (However, when w is 0, it is amorphous having short-range order, or the characteristic of the X-ray diffraction pattern of the β-type zeolite. ) Compounds obtained by reacting tin-substituted zeolite with compounds containing alkali metals, alkaline earth metals, or ammonium

本発明は、また、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニアと酸との塩である前記のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。   The present invention also provides the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound, wherein the compound containing alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium is an alkali metal, alkaline earth metal, or a salt of ammonia and an acid. A manufacturing method is provided.

本発明は、また、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物が、硝酸ナトリウム及び/又は硝酸アンモニウムである前記のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。   The present invention also provides a method for producing the above lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound, wherein the compound containing alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium is sodium nitrate and / or ammonium nitrate.

本発明は、また、触媒が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムをスズ1モルに対して0.1〜0.9モル含有する化合物である前記のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。   The present invention also provides the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound, wherein the catalyst is a compound containing 0.1 to 0.9 mol of alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium with respect to 1 mol of tin. A manufacturing method is provided.

本発明は、また、環式ケトン化合物と過酸化水素と触媒との反応を、無溶媒下、又はアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、及びニトリル系溶媒から選択される少なくとも1種の溶媒の存在下で行う前記のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。   In the present invention, the reaction between the cyclic ketone compound, hydrogen peroxide and the catalyst may be selected in the absence of a solvent or from an alcohol solvent, an ether solvent, an ester solvent, a hydrocarbon solvent, and a nitrile solvent. And a method for producing the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound, which is carried out in the presence of at least one solvent.

本発明は、また、過酸化水素を環式ケトン化合物1モルに対して0.1〜10モル反応させる前記のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。   The present invention also provides a method for producing the above lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound, wherein hydrogen peroxide is reacted in an amount of 0.1 to 10 moles per mole of the cyclic ketone compound.

本発明は、また、環式ケトン化合物が、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、n−ペンチルシクロペンタノン、t−ブチルシクロヘキサノン、及びアダマンタノンから選択される少なくとも1種の化合物である前記のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法を提供する。   The present invention also provides that the cyclic ketone compound is at least one compound selected from cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclopentanone, methylcyclohexanone, n-pentylcyclopentanone, t-butylcyclohexanone, and adamantanone. A process for producing the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound is provided.

本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法では、上記触媒を使用するため、医薬、香料、染料等として有用な有機化合物の原料や中間体、ポリマーの原料等として有用なラクトン化合物やヒドロキシカルボン酸化合物を選択的に製造することができる。   In the method for producing a lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound of the present invention, the above catalyst is used, so that the lactone compound is useful as a raw material or intermediate of an organic compound useful as a medicine, a fragrance, a dye, or a raw material of a polymer. Or a hydroxycarboxylic acid compound can be selectively produced.

[触媒]
本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法では、下記触媒を使用することを特徴とする。
触媒:焼成、無水ベースで、下記式(4)
(MwSnxSi1-x)O2 (4)
(式中、Mは3価の電荷を有する金属、wは0〜2x、xは0.001〜0.1を示す)
で表されるスズ置換ゼオライトであって、β型ゼオライトのX線回折パターンの特徴を示す(但し、wが0の場合は近距離秩序性を有するアモルファスであるか、又はβ型ゼオライトのX線回折パターンの特徴を示す)スズ置換ゼオライトを、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物と反応させて得られる化合物
[catalyst]
The method for producing a lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound of the present invention is characterized by using the following catalyst.
Catalyst: calcined, anhydrous basis, formula (4)
(M w Sn x Si 1-x ) O 2 (4)
(In the formula, M is a metal having a trivalent charge, w is 0 to 2x, and x is 0.001 to 0.1)
The β-zeolite is a tin-substituted zeolite having the characteristics of an X-ray diffraction pattern of β-type zeolite (however, when w is 0, it is amorphous having short-range order or X-rays of β-type zeolite) A compound obtained by reacting a tin-substituted zeolite (showing the characteristics of a diffraction pattern) with a compound containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or ammonium.

式(4)中のMは3価の電荷を有する金属であり、例えば、アルミニウム、ホウ素、ガリウム、鉄等を挙げることができる。   M in the formula (4) is a metal having a trivalent charge, and examples thereof include aluminum, boron, gallium, and iron.

式(4)で表されるスズ置換ゼオライトは少なくともSiO2とSnO2四面体単位の微孔性三次元フレームワーク構造と、結晶学的に規則的な孔システムを有する化合物であり、β型ゼオライトのX線回折パターンの特徴である、回折角(2θ)が5〜50度の範囲にピークを有する化合物である。 The tin-substituted zeolite represented by the formula (4) is a compound having at least a microporous three-dimensional framework structure of SiO 2 and SnO 2 tetrahedral units and a crystallographically regular pore system. This is a compound having a peak in the diffraction angle (2θ) range of 5 to 50 degrees, which is a feature of the X-ray diffraction pattern of

また、スズ置換ゼオライトを構成する元素がスズ原子とケイ素原子と酸素原子のみである場合(すなわちwが0の場合)、該スズ置換ゼオライトは近距離秩序性を有するアモルファスであるか、β型ゼオライト構造を有しているかの何れかである。   In addition, when the elements constituting the tin-substituted zeolite are only tin atoms, silicon atoms, and oxygen atoms (that is, when w is 0), the tin-substituted zeolite is amorphous having short-range order, or β-type zeolite It has either a structure.

上記式(4)で表されるスズ置換ゼオライトは、Avelino Corma, Laszlo T. Nemeth, Michael Renz, Susana Valencia, Nature, 412 (2001) 423-425や、Zihua Kang, Xiongfu Zhang, Haiou Liu, Jieshan Qiu, King Lun Yeung, Chemical Engineering Journal, 218 (2013) 425-432に記載のHF法やDGC法(Dry-gel conversion)、具体的には、ケイ素化合物(例えば、オルトケイ酸テトラエチル、粉シリカ等)と構造規定剤(例えば、テトラエチルアンモニウム水酸化物等の有機塩基)とスズ化合物(例えば、SnCl4等のハロゲン化スズ;スズブトキシド、スズエトキシド、スズプロポキシド等のスズアルコキシド等)とフッ素化合物(例えば、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化ナトリウム、フッ化ケイ素、フルオロ珪酸アンモニウム、フルオロ珪酸ナトリウム等)と、必要に応じて金属化合物(3価の電荷を有する金属(M)を含有する化合物、例えば、AlCl3等)を水熱合成に付す方法により製造することができる。 The tin-substituted zeolite represented by the above formula (4) is Avelino Corma, Laszlo T. Nemeth, Michael Renz, Susana Valencia, Nature, 412 (2001) 423-425, Zihua Kang, Xiongfu Zhang, Haiou Liu, Jieshan Qiu. , King Lun Yeung, Chemical Engineering Journal, 218 (2013) 425-432, HF method and DGC method (Dry-gel conversion), specifically, silicon compounds (for example, tetraethyl orthosilicate, silica powder, etc.) Structure directing agents (for example, organic bases such as tetraethylammonium hydroxide) and tin compounds (for example, tin halides such as SnCl 4 ; tin alkoxides such as tin butoxide, tin ethoxide, tin propoxide, etc.) and fluorine compounds (for example, Hydrofluoric acid, ammonium fluoride, sodium fluoride, silicon fluoride, ammonium fluorosilicate, sodium fluorosilicate, etc.) and metal compounds (trivalent Compounds containing a metal (M) having a load, for example, can be produced by the method subjecting the AlCl 3 and the like) in hydrothermal synthesis.

前記構造規定剤の使用量は、ケイ素化合物1モルに対して、例えば0.1〜1モル程度である。   The amount of the structure directing agent used is, for example, about 0.1 to 1 mol with respect to 1 mol of the silicon compound.

前記スズ化合物の使用量は、ケイ素化合物1モルに対して、例えば0.001〜0.1モル程度である。   The usage-amount of the said tin compound is about 0.001-0.1 mol with respect to 1 mol of silicon compounds.

前記フッ素化合物の使用量は、ケイ素化合物1モルに対して、例えば0.1〜1モル程度である。   The usage-amount of the said fluorine compound is about 0.1-1 mol with respect to 1 mol of silicon compounds.

前記金属化合物の使用量は、ケイ素化合物1モルに対して、例えば0.1モル以下程度である。   The usage-amount of the said metal compound is about 0.1 mol or less with respect to 1 mol of silicon compounds.

HF法における反応温度は、例えば100〜200℃程度、好ましくは130〜150℃である。反応圧力は、例えば100〜500kPa程度である。反応時間は、例えば1〜30日程度、好ましくは15〜25日である。   The reaction temperature in the HF method is, for example, about 100 to 200 ° C, preferably 130 to 150 ° C. The reaction pressure is, for example, about 100 to 500 kPa. The reaction time is, for example, about 1 to 30 days, preferably 15 to 25 days.

DGC法における反応温度は、例えば100〜200℃程度、好ましくは150〜190℃である。反応圧力は、例えば100〜1500kPa程度である。反応時間は、例えば1時間〜5日程度、好ましくは12時間〜3日である。   The reaction temperature in DGC method is about 100-200 degreeC, for example, Preferably it is 150-190 degreeC. The reaction pressure is, for example, about 100 to 1500 kPa. The reaction time is, for example, about 1 hour to 5 days, preferably 12 hours to 3 days.

上記方法により得られたスズ置換ゼオライトは、例えば、濾過、濃縮、蒸留等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。分離精製されたスズ置換ゼオライトは、その後、構造規定剤等を除去するために焼成処理を行うことが好ましい。焼成処理温度は、例えば500〜650℃程度、好ましくは550〜600℃である。焼成処理時間は、例えば1〜100時間程度、好ましくは5〜10時間である。   The tin-substituted zeolite obtained by the above method can be separated and purified by, for example, separation means such as filtration, concentration, and distillation, or a separation means that combines these. The separated and purified tin-substituted zeolite is then preferably subjected to a calcination treatment to remove the structure-directing agent and the like. The firing temperature is, for example, about 500 to 650 ° C, preferably 550 to 600 ° C. The firing treatment time is, for example, about 1 to 100 hours, preferably 5 to 10 hours.

上記方法で得られたスズ置換ゼオライトに含まれるケイ素とスズのモル比(前者/後者)としては、例えば10〜1000程度、好ましくは25〜500、特に好ましくは50〜250である。   The molar ratio of silicon to tin (the former / the latter) contained in the tin-substituted zeolite obtained by the above method is, for example, about 10 to 1000, preferably 25 to 500, particularly preferably 50 to 250.

本発明の触媒は、上記方法で得られたスズ置換ゼオライトに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物と反応させる処理(以後、「ポスト処理」と称する場合がある)を施すことを特徴とする。前記ポスト処理を施すことにより、スズ置換ゼオライトのルイス酸点とブレンステッド酸点のうち、ブレンステッド酸点を優先的に減少させることができる。   The catalyst of the present invention is subjected to a treatment (hereinafter sometimes referred to as “post-treatment”) in which the tin-substituted zeolite obtained by the above method is reacted with a compound containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or ammonium. It is characterized by. By performing the post treatment, it is possible to preferentially reduce the Bronsted acid point among the Lewis acid point and Bronsted acid point of the tin-substituted zeolite.

前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物としては、アルカリ金属(例えば、ナトリウム、カリウム等)、アルカリ土類金属(例えば、マグネシウム、カルシウム等)、又はアンモニアと酸(例えば、硝酸、塩酸等)との塩が好ましく、特に、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム等を好適に使用することができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。   Examples of the compound containing alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium include alkali metal (for example, sodium, potassium, etc.), alkaline earth metal (for example, magnesium, calcium, etc.), or ammonia and acid (for example, nitric acid, A salt with hydrochloric acid or the like is preferred, and sodium nitrate, ammonium nitrate or the like can be suitably used. These can be used alone or in combination of two or more.

前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物の使用量は、スズ置換ゼオライト1モルに対して、例えば0.1〜100モル程度、好ましくは1〜10モルである。前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物の使用量が上記範囲を上回ると、スズ置換ゼオライトのルイス酸点が少なくなりすぎて触媒活性が低下する傾向がある。一方、前記アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物の使用量が上記範囲を下回ると、ラクトン化合物及びヒドロキシカルボン酸化合物の選択率を向上する効果が得られにくくなる傾向がある。   The amount of the alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium-containing compound is, for example, about 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, per 1 mol of the tin-substituted zeolite. When the amount of the alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium-containing compound exceeds the above range, the Lewis acid point of the tin-substituted zeolite tends to decrease and the catalytic activity tends to decrease. On the other hand, when the usage-amount of the said compound containing an alkali metal, alkaline-earth metal, or ammonium is less than the said range, there exists a tendency for the effect which improves the selectivity of a lactone compound and a hydroxycarboxylic acid compound to become difficult to be acquired.

ポスト処理時の反応温度は、例えば0〜100℃程度、好ましくは70〜90℃である。反応圧力は、例えば100kPa程度である。反応時間は、例えば1〜24時間程度、好ましくは5〜15時間である。   The reaction temperature during the post treatment is, for example, about 0 to 100 ° C., preferably 70 to 90 ° C. The reaction pressure is, for example, about 100 kPa. The reaction time is, for example, about 1 to 24 hours, preferably 5 to 15 hours.

ポスト処理時の反応雰囲気としては反応を阻害しない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の何れであってもよい。   The reaction atmosphere at the time of the post treatment is not particularly limited as long as the reaction is not inhibited, and may be any of an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, and the like.

ポスト処理終了後、得られた生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。   After completion of the post-treatment, the obtained product can be separated and purified by separation means such as filtration, concentration and distillation, or a separation means combining these.

上記ポスト処理を経て得られる本発明の触媒は、ルイス酸点は残しつつ、ブレンステッド酸点が減少している。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムをスズ1モルに対して0.1〜0.9モル程度、好ましくは0.2〜0.6モル含有し、触媒1gにおいてはアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを0.001〜0.3ミリモル程度、好ましくは0.01〜0.1ミリモル含有する。   The catalyst of the present invention obtained through the post-treatment has a Bronsted acid point decreased while leaving a Lewis acid point. Further, it contains about 0.1 to 0.9 mol, preferably 0.2 to 0.6 mol of alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium with respect to 1 mol of tin. It contains about 0.001 to 0.3 mmol, preferably 0.01 to 0.1 mmol of an earth metal or ammonium.

本発明の触媒は上記特性を有するため、環式ケトン化合物からラクトン化合物やヒドロキシカルボン酸化合物を、温和な条件下でより選択的に製造することができる。   Since the catalyst of the present invention has the above properties, a lactone compound and a hydroxycarboxylic acid compound can be selectively produced from a cyclic ketone compound under mild conditions.

[環式ケトン化合物]
本発明の環式ケトン化合物は、下記式(1)

Figure 0006279409
(式中、Rは炭素数3〜19の2価の炭化水素基を示す)
で表される。 [Cyclic ketone compounds]
The cyclic ketone compound of the present invention has the following formula (1):
Figure 0006279409
(In the formula, R represents a divalent hydrocarbon group having 3 to 19 carbon atoms)
It is represented by

前記Rは炭素数3〜19の2価の炭化水素基であり、例えば、炭素数3〜19(好ましくは炭素数3〜11、特に好ましくは、炭素数3〜7)の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、直鎖状又は分岐鎖状のアルケニレン基、直鎖状又は分岐鎖状のアルキニレン基、シクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)、シクロアルケニレン基、橋かけ環式基等を挙げることができる。   R is a divalent hydrocarbon group having 3 to 19 carbon atoms, for example, linear or branched having 3 to 19 carbon atoms (preferably 3 to 11 carbon atoms, particularly preferably 3 to 7 carbon atoms). A chain alkylene group, a linear or branched alkenylene group, a linear or branched alkynylene group, a cycloalkylene group (including a cycloalkylidene group), a cycloalkenylene group, a bridged cyclic group, etc. Can be mentioned.

式(1)において、前記Rはカルボニル基(−C(=O)−)を構成する炭素原子と結合して脂環を形成する。前記脂環には、単環式炭化水素環及び多環式炭化水素環(スピロ炭化水素環、環集合炭化水素環、架橋環式炭化水素環、縮合環式炭化水素環、及び架橋縮合環式炭化水素環を含む)が含まれる。   In the formula (1), R is bonded to a carbon atom constituting a carbonyl group (—C (═O) —) to form an alicyclic ring. The alicyclic ring includes a monocyclic hydrocarbon ring and a polycyclic hydrocarbon ring (spiro hydrocarbon ring, ring assembly hydrocarbon ring, bridged cyclic hydrocarbon ring, condensed ring hydrocarbon ring, and bridged condensed ring ring. Including hydrocarbon rings).

前記単環式炭化水素環としては、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のC3-12シクロアルカン環;シクロペンテン、シクロヘキセン等のC3-12シクロアルケン等を挙げることができる。 Examples of the monocyclic hydrocarbon ring include C 3-12 cycloalkane rings such as cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; C 3-12 cycloalkenes such as cyclopentene and cyclohexene. Can be mentioned.

前記スピロ炭化水素環としては、例えば、スピロ[4.4]ノナン、スピロ[4.5]デカン、スピロビシクロヘキサン等のC5-16スピロ炭化水素環等を挙げることができる。 Examples of the spiro hydrocarbon ring include C 5-16 spiro hydrocarbon rings such as spiro [4.4] nonane, spiro [4.5] decane, and spirobicyclohexane.

前記環集合炭化水素環としては、例えば、ビシクロヘキサン等のC5-12シクロアルカン環を複数個含む環集合炭化水素環等を挙げることができる。 Examples of the ring assembly hydrocarbon ring include a ring assembly hydrocarbon ring including a plurality of C 5-12 cycloalkane rings such as bicyclohexane.

前記架橋環式炭化水素環としては、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ノルボルネン、ビシクロヘプタン、ビシクロヘプテン、ビシクロオクタン(ビシクロ[2.2.2]オクタン、ビシクロ[3.2.1]オクタン等)等の2環式炭化水素環;ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン等の3環式炭化水素環;テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ−1,4−メタノ−5,8−メタノナフタレン等の4環式炭化水素環等を挙げることができる。 Examples of the bridged cyclic hydrocarbon ring include pinane, bornane, norpinane, norbornane, norbornene, bicycloheptane, bicycloheptene, bicyclooctane (bicyclo [2.2.2] octane, bicyclo [3.2.1] octane, etc. Bicyclic hydrocarbon rings such as homobredane, adamantane, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane, tricyclo [4.3.1.1 2,5 ] undecane, etc. Ring: Tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodecane, and tetracyclic hydrocarbon rings such as perhydro-1,4-methano-5,8-methanonaphthalene.

前記縮合環式炭化水素環としては、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン等の、5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環を挙げることができる。   Examples of the condensed cyclic hydrocarbon ring include 5 to 8 such as perhydronaphthalene (decalin), perhydroanthracene, perhydrophenanthrene, perhydroacenaphthene, perhydrofluorene, perhydroindene, and perhydrophenalene. A condensed ring in which a plurality of membered cycloalkane rings are condensed can be exemplified.

前記架橋縮合環式炭化水素環には、ジエン類の二量体(例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン等のシクロアルカジエンの二量体)や、その水素添加物等を挙げることができる。   Examples of the bridged condensed cyclic hydrocarbon ring include dimers of dienes (for example, dimers of cycloalkadiene such as cyclopentadiene, cyclohexadiene, cycloheptadiene), hydrogenated products thereof, and the like. it can.

上記脂環は、種々の置換基[例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシル基、置換オキシ基(例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基等)、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、置換又は無置換アミノ基、スルホ基、複素環式基等]を有していてもよい。また、上記脂環には芳香族性若しくは非芳香属性の複素環が縮合していてもよい。   The alicyclic ring has various substituents [eg, halogen atom, oxo group, hydroxyl group, substituted oxy group (eg, alkoxy group, aryloxy group, aralkyloxy group, acyloxy group etc.), substituted or unsubstituted carbamoyl group, A cyano group, a nitro group, a substituted or unsubstituted amino group, a sulfo group, a heterocyclic group, and the like. The alicyclic ring may be condensed with an aromatic or non-aromatic heterocyclic ring.

本発明の環式ケトン化合物の具体例としては、シクロプロパノン、シクロペンタノン、メチルシクロペンタノン、n−ペンチルシクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、t−ブチルシクロヘキサノン等の単環式ケトン化合物;ビシクロ[2.1.0]ペンタン−5−オン、ビシクロ[3.1.0]ヘキサン−6−オン、ビシクロ[4.1.0]ヘプタン−7−オン、アダマンタノンや、下記式(1-1)〜(1-11)で表される化合物等の多環式ケトン化合物等を挙げることができる。

Figure 0006279409
Specific examples of the cyclic ketone compound of the present invention include monocyclic ketone compounds such as cyclopropanone, cyclopentanone, methylcyclopentanone, n-pentylcyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclohexanone, t-butylcyclohexanone; Bicyclo [2.1.0] pentan-5-one, bicyclo [3.1.0] hexane-6-one, bicyclo [4.1.0] heptane-7-one, adamantanone, and the following formula (1 And polycyclic ketone compounds such as compounds represented by (-1) to (1-11).
Figure 0006279409

[ラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法]
本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法では、上記環式ケトン化合物を過酸化水素及び上記触媒と反応させることにより、環式ケトン化合物に対応する、下記式(2)

Figure 0006279409
(式中、Rは前記に同じ)
で表されるラクトン化合物、及び/又は下記式(3)
HO−R−COOH (3)
(式中、Rは前記に同じ)
で表されるヒドロキシカルボン酸化合物が得られる。例えば、シクロヘキサノンからはε−カプロラクトン及び/又は6−ヒドロキシカプロン酸が得られる。 [Method for producing lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound]
In the method for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound of the present invention, the cyclic ketone compound is reacted with hydrogen peroxide and the catalyst, whereby the following formula (2) corresponding to the cyclic ketone compound is obtained.
Figure 0006279409
(Wherein R is the same as above)
And / or the following formula (3)
HO-R-COOH (3)
(Wherein R is the same as above)
The hydroxycarboxylic acid compound represented by this is obtained. For example, cyclohexanone provides ε-caprolactone and / or 6-hydroxycaproic acid.

触媒の使用量としては、環式ケトン化合物1モルに対して、例えば1〜1000g程度、好ましくは5〜500g、特に好ましくは10〜100gである。   The amount of the catalyst used is, for example, about 1 to 1000 g, preferably 5 to 500 g, particularly preferably 10 to 100 g, with respect to 1 mol of the cyclic ketone compound.

過酸化水素としては、純粋な過酸化水素を用いてもよいが、取扱性の点から、通常、適当な溶媒(例えば、水)に希釈した形態(例えば、5〜70重量%過酸化水素水)で用いられる。過酸化水素の使用量は、環式ケトン化合物1モルに対して、例えば0.1〜10モル程度、好ましくは0.15〜5モル、特に好ましくは0.2〜3モルである。   As hydrogen peroxide, pure hydrogen peroxide may be used, but from the viewpoint of handling, it is usually diluted with an appropriate solvent (for example, water) (for example, 5 to 70% by weight of hydrogen peroxide water). ). The usage-amount of hydrogen peroxide is about 0.1-10 mol with respect to 1 mol of cyclic ketone compounds, Preferably it is 0.15-5 mol, Most preferably, it is 0.2-3 mol.

上記反応は、溶媒の存在下、又は無溶媒下で行われる。   The above reaction is carried out in the presence of a solvent or in the absence of a solvent.

溶媒の存在下で反応を行う場合、前記溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、1,2−ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒;酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒;ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の炭化水素系溶媒;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒等を挙げることができる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。溶媒の使用量は、環式ケトン化合物1gに対して例えば5〜50mL程度である。溶媒の使用量が上記範囲を上回ると反応成分の濃度が低くなり、反応速度が低下する傾向がある。   When the reaction is performed in the presence of a solvent, examples of the solvent include alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, and butanol; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, dioxolane, 1,2-dimethoxy. Examples include ether solvents such as ethane and cyclopentyl methyl ether; ester solvents such as butyl acetate and ethyl acetate; hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane and octane; nitrile solvents such as acetonitrile and benzonitrile. it can. These can be used alone or in combination of two or more. The usage-amount of a solvent is about 5-50 mL with respect to 1g of cyclic ketone compounds. When the usage-amount of a solvent exceeds the said range, the density | concentration of a reaction component will become low and there exists a tendency for reaction rate to fall.

反応雰囲気としては反応を阻害しない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の何れであってもよい。   The reaction atmosphere is not particularly limited as long as the reaction is not inhibited, and may be any of an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, and the like.

反応温度は、例えば20〜100℃程度、好ましくは40〜100℃である。反応時間は、例えば0.2〜12時間程度である。また、反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式等の何れの方法でも行うことができる。   The reaction temperature is, for example, about 20 to 100 ° C, preferably 40 to 100 ° C. The reaction time is, for example, about 0.2 to 12 hours. The reaction can be carried out by any method such as batch, semi-batch and continuous methods.

連続式で反応を行う場合、原料である環式ケトン化合物と過酸化水素はそれぞれ別個に反応器に仕込んでもよく、予め混合した状態で反応器に仕込んでもよい。反応器への原料の供給速度[液空間速度;LHSV(Liquid Hourly Space Velocity)]は、例えば0.05〜20/hr程度、好ましくは0.1〜15/hr、特に好ましくは0.15〜8/hrである。   When the reaction is performed continuously, the cyclic ketone compound and hydrogen peroxide as raw materials may be separately charged into the reactor, or may be charged into the reactor in a premixed state. The feed rate of the raw material to the reactor [liquid space velocity; LHSV (Liquid Hourly Space Velocity)] is, for example, about 0.05 to 20 / hr, preferably 0.1 to 15 / hr, particularly preferably 0.15 to 8 / hr.

反応終了後、得られた生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、吸着、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。   After completion of the reaction, the obtained product can be separated and purified by separation means such as filtration, concentration, distillation, extraction, crystallization, adsorption, recrystallization, column chromatography, etc., or a separation means combining these.

本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法では、上記触媒を使用するため、ラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物を選択的に製造することができ、ラクトン化合物の選択率は、例えば50%以上、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上、最も好ましくは85〜95%である。また、ヒドロキシカルボン酸化合物の選択率は、例えば1%以上、好ましくは2〜50%である。更に、ラクトン化合物とヒドロキシカルボン酸の合計選択率は、例えば、例えば85%以上、好ましくは90%以上、特に好ましくは95〜99%である。   In the method for producing a lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound of the present invention, the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound can be selectively produced because the catalyst is used, and the selectivity of the lactone compound is: For example, it is 50% or more, preferably 65% or more, more preferably 70% or more, particularly preferably 80% or more, and most preferably 85 to 95%. The selectivity of the hydroxycarboxylic acid compound is, for example, 1% or more, preferably 2 to 50%. Furthermore, the total selectivity of the lactone compound and the hydroxycarboxylic acid is, for example, 85% or more, preferably 90% or more, and particularly preferably 95 to 99%.

本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法では、環式ケトン化合物の転化率は、例えば18%以上、好ましくは20%以上、特に好ましくは30〜95%である。未反応原料は反応系にリサイクルすることができ、未反応原料をリサイクルすることにより原料の利用率を向上することができる。   In the method for producing the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound of the present invention, the conversion rate of the cyclic ketone compound is, for example, 18% or more, preferably 20% or more, and particularly preferably 30 to 95%. The unreacted raw material can be recycled into the reaction system, and the utilization rate of the raw material can be improved by recycling the unreacted raw material.

更に、反応に使用した触媒は反応液を濾過処理に付す等により容易に回収することができ、必要に応じて再生処理(例えば、水洗処理、焼成処理等)を施した後、本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法に触媒として再利用することができる。そのため、本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法はコストを最小限に抑えることができ、種々の用途に有用なラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物を安価に提供することができる。そのため、本発明のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法は、工業的にラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物を製造する方法として特に有用である。   Furthermore, the catalyst used in the reaction can be easily recovered by subjecting the reaction solution to filtration treatment, etc., and after performing regeneration treatment (for example, water washing treatment, firing treatment, etc.) as necessary, the lactone of the present invention It can be reused as a catalyst in the production method of the compound and / or hydroxycarboxylic acid compound. Therefore, the production method of the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound of the present invention can minimize the cost, and provide a lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound useful for various applications at a low cost. it can. Therefore, the method for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound of the present invention is particularly useful as a method for industrially producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited by these Examples.

調製例1
(HF法によるスズ置換ゼオライトの調製)
テフロン(登録商標)製ビーカー内に、41.7gのオルトケイ酸テトラエチル(以後、「TEOS」と称する場合がある)と45.4gのテトラエチルアンモニウム水酸化物(以後、「TEAOH」と称する場合がある)水溶液(35重量%)、13.7gの蒸留水を加えた。その後、0.70gのSnCl4・5H2Oを加えて、60℃で撹拌した。TEOSの加水分解で形成されたエタノールが完全に蒸発するまで混合物を撹拌して得られた清澄な溶液に4.35gのフッ化水素酸(46重量%)を加えて、濃いペースト[SiO2:((C254N)2O:SnO2:HF:H2O(モル比)=1:0.27:0.01:0.5:8]を得た。
得られたペーストをテフロン(登録商標)で被覆したステンレス・スチール・オートクレーブに入れて、140℃で21日間撹拌しながら加熱した。その後、反応液をろ過処理に付して生成物を回収し、得られた生成物を100℃で一晩乾燥させた。
乾燥後の生成物は、X線回折分析によってβ型ゼオライト構造を有していることが示された。
乾燥後の生成物を更に580℃で5時間の焼成処理に付してスズ置換ゼオライト(1)を得た。スズ置換ゼオライト(1)の化学分析を行ったところ、無水ベースでの組成は(Si0.99Sn0.01)O2であると判定された。
Preparation Example 1
(Preparation of tin-substituted zeolite by HF method)
41.7 g of tetraethylorthosilicate (hereinafter sometimes referred to as “TEOS”) and 45.4 g of tetraethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as “TEAOH”) in a Teflon (registered trademark) beaker. ) Aqueous solution (35 wt%), 13.7 g distilled water was added. Thereafter, 0.70 g of SnCl 4 .5H 2 O was added and stirred at 60 ° C. 4.35 g of hydrofluoric acid (46 wt%) was added to the clear solution obtained by stirring the mixture until ethanol formed by hydrolysis of TEOS was completely evaporated, and a thick paste [SiO 2 : ((C 2 H 5 ) 4 N) 2 O: SnO 2 : HF: H 2 O (molar ratio) = 1: 0.27: 0.01: 0.5: 8] was obtained.
The obtained paste was put in a stainless steel autoclave coated with Teflon (registered trademark) and heated at 140 ° C. with stirring for 21 days. Thereafter, the reaction solution was subjected to filtration to recover the product, and the obtained product was dried at 100 ° C. overnight.
The product after drying was shown to have a β-type zeolite structure by X-ray diffraction analysis.
The product after drying was further subjected to a calcination treatment at 580 ° C. for 5 hours to obtain a tin-substituted zeolite (1). When the chemical analysis of the tin-substituted zeolite (1) was conducted, it was determined that the composition on an anhydrous basis was (Si 0.99 Sn 0.01 ) O 2 .

調製例2
(DGC法によるスズ置換ゼオライトの調製)
テフロン(登録商標)製ビーカー内に、18.2gのTEAOH水溶液(35重量%)と3.7gの蒸留水、4.8gの粉シリカを加え、室温で2時間撹拌した。その後、0.28gのSnCl4・5H2Oを1.4gの蒸留水に溶かした溶液を加え、さらに30分撹拌した。最後に1.60gのフッ化アンモニウムを加えて、組成物[SiO2:((C254N)2O:SnO2:NH4F:H2O(モル比)=1:0.27:0.01:0.54:11]を得た。
得られた組成物を70℃に保温した槽内に移し、撹拌を続けると濃いペーストが生成した。このペーストを、14.4gの水が留去されるまで乾燥させてドライゲルを作成した。
得られたドライゲルを別のテフロン(登録商標)製ビーカーに移し、このビーカーをテフロン(登録商標)で被覆したステンレス・スチール・オートクレーブに0.5gの蒸留水と共に入れ、180℃で2日間静置加熱した。
その後、反応液をろ過処理に付して生成物を回収し、得られた生成物を100℃で一晩乾燥させた。
乾燥後の生成物はX線回折分析によってβ型ゼオライト構造を有していることが示された。
乾燥後の生成物を更に580℃で5時間の焼成処理に付してスズ置換ゼオライト(2)を得た。スズ置換ゼオライト(2)の化学分析を行ったところ、無水ベースでの組成は(Si0.99Sn0.01)O2であると判定された。
Preparation Example 2
(Preparation of tin-substituted zeolite by DGC method)
In a Teflon (registered trademark) beaker, 18.2 g of TEAOH aqueous solution (35% by weight), 3.7 g of distilled water, and 4.8 g of powdered silica were added and stirred at room temperature for 2 hours. Thereafter, a solution prepared by dissolving 0.28 g of SnCl 4 .5H 2 O in 1.4 g of distilled water was added, and the mixture was further stirred for 30 minutes. Finally, 1.60 g of ammonium fluoride was added, and the composition [SiO 2 : ((C 2 H 5 ) 4 N) 2 O: SnO 2 : NH 4 F: H 2 O (molar ratio) = 1: 0 .27: 0.01: 0.54: 11].
When the obtained composition was transferred into a bath kept at 70 ° C. and stirring was continued, a thick paste was formed. This paste was dried until 14.4 g of water was distilled off to form a dry gel.
The obtained dry gel was transferred to another Teflon (registered trademark) beaker, and this beaker was placed in a stainless steel autoclave coated with Teflon (registered trademark) together with 0.5 g of distilled water and allowed to stand at 180 ° C. for 2 days. Heated.
Thereafter, the reaction solution was subjected to filtration to recover the product, and the obtained product was dried at 100 ° C. overnight.
The product after drying was shown to have a β-type zeolite structure by X-ray diffraction analysis.
The product after drying was further subjected to a calcination treatment at 580 ° C. for 5 hours to obtain a tin-substituted zeolite (2). When the chemical analysis of the tin-substituted zeolite (2) was conducted, the composition on an anhydrous basis was determined to be (Si 0.99 Sn 0.01 ) O 2 .

調製例3
(ポスト処理(1):硝酸ナトリウム処理)
ポリ瓶に、硝酸ナトリウム水溶液(1モル/L)100mLと調製例1又は2で得られたスズ置換ゼオライト[(Si0.99Sn0.01)O2]1g(0.017モル)を仕込み、80℃で12時間撹拌した。
その後、反応液をろ過処理に付して生成物を回収し、得られた生成物を純水で十分洗浄した後に100℃で一晩乾燥させて触媒(1)を得た。
触媒(1)は、X線回折分析によってβ型ゼオライト構造が保持されていることが示された。
触媒(1)の化学分析を行ったところ、スズ元素の量はポスト処理前と変わらず、ポスト処理により新たにナトリウム元素が触媒(1)1gあたり0.05ミリモル含まれたこと、スズ1モルに対してナトリウム元素を0.32モル含有していることが示された。
Preparation Example 3
(Post treatment (1): Sodium nitrate treatment)
In a plastic bottle, 100 mL of an aqueous solution of sodium nitrate (1 mol / L) and 1 g (0.017 mol) of tin-substituted zeolite [(Si 0.99 Sn 0.01 ) O 2 ] obtained in Preparation Example 1 or 2 were charged at 80 ° C. Stir for 12 hours.
Thereafter, the reaction solution was subjected to filtration treatment to recover the product. The obtained product was sufficiently washed with pure water and then dried at 100 ° C. overnight to obtain a catalyst (1).
Catalyst (1) was shown to retain the β-type zeolite structure by X-ray diffraction analysis.
When the chemical analysis of the catalyst (1) was carried out, the amount of tin element was the same as before the post-treatment, and 0.05 milligrams of sodium element was newly added per 1 g of the catalyst (1) by the post-treatment, and 1 mol of tin. It was shown that 0.32 mol of sodium element was contained.

調製例4
(ポスト処理(2):硝酸アンモニウム処理)
ポリ瓶に、硝酸アンモニウム水溶液(1モル/L)100mLと調製例1又は2で得られたスズ置換ゼオライト[(Si0.99Sn0.01)O2]1g(0.017モル)を仕込み、80℃で12時間撹拌した。
その後、反応液をろ過処理に付して生成物を回収し、得られた生成物を純水で十分洗浄した後に100℃で一晩乾燥させて触媒(2)を得た。
触媒(2)は、X線回折分析によってβ型ゼオライト構造が保持されていることが示された。
触媒(2)の化学分析を行ったところ、スズ元素の量はポスト処理前と変わらず、ポスト処理により新たにアンモニウムが触媒(2)1gあたり0.06ミリモル含まれたこと、スズ1モルに対してアンモニウムを0.36モル含有していることが示された。
Preparation Example 4
(Post treatment (2): Ammonium nitrate treatment)
A plastic bottle was charged with 100 mL of an aqueous ammonium nitrate solution (1 mol / L) and 1 g (0.017 mol) of tin-substituted zeolite [(Si 0.99 Sn 0.01 ) O 2 ] obtained in Preparation Example 1 or 2, and 12 at 80 ° C. Stir for hours.
Thereafter, the reaction solution was subjected to filtration treatment to recover the product. The obtained product was sufficiently washed with pure water and then dried at 100 ° C. overnight to obtain a catalyst (2).
The catalyst (2) was shown to retain the β-type zeolite structure by X-ray diffraction analysis.
When the chemical analysis of the catalyst (2) was conducted, the amount of elemental tin was not changed from that before the post-treatment, and 0.06 mmol of ammonium was newly added per 1 g of the catalyst (2) by the post-treatment. On the other hand, it was shown to contain 0.36 mol of ammonium.

実施例1(触媒存在下、バッチ式で反応)
撹拌装置、加熱装置、及び温度計を備えたガラス製容器に、調製例3で得られた触媒(1)125mg、シクロヘキサノン3ミリモル、過酸化水素2ミリモル、ジオキサン8.5mLを加え、空気雰囲気下(1atm)、90℃で1時間撹拌してε−カプロラクトン及び6−ヒドロキシカプロン酸を得た。
Example 1 (reacts batchwise in the presence of a catalyst)
125 mg of the catalyst (1) obtained in Preparation Example 3, 3 mmol of cyclohexanone, 2 mmol of hydrogen peroxide, and 8.5 mL of dioxane were added to a glass container equipped with a stirrer, a heating device, and a thermometer. (1 atm) was stirred at 90 ° C. for 1 hour to obtain ε-caprolactone and 6-hydroxycaproic acid.

実施例2〜6、比較例1〜3
表に記載のとおりに反応条件を変更した以外は実施例1と同様に行った。尚、比較例ではポスト処理前のスズ置換ゼオライト(1)を触媒(3)として使用した。
Examples 2-6, Comparative Examples 1-3
It carried out like Example 1 except having changed reaction conditions as described in a table | surface. In the comparative example, tin-substituted zeolite (1) before post-treatment was used as the catalyst (3).

結果を下記表にまとめて示す。尚、転化率及び選択率はGC−FIDを使用して標準的な測定方法で測定した。

Figure 0006279409
The results are summarized in the following table. The conversion rate and selectivity were measured by a standard measurement method using GC-FID.
Figure 0006279409

実施例7(固定床、溶媒存在下、連続式で反応)
触媒(1)6.3mL(3.28g)をガラス製反応管(反応管内径10mm、鞘管外径6mm、長さ130mm)に充填して、反応管内の空気を窒素ガスで置換し、次いで反応温度75℃まで昇温した。昇温後、ジオキサンとシクロヘキサノンの混合液(重量比;1:1.3)と、ジオキサンと35%過酸化水素の混合液(重量比;2.5:1)をそれぞれ別個に仕込み(供給速度;LHSV=1.03/hr)、常圧で反応を行った。
得られた反応粗液を分析した結果、シクロヘキサノンの転化率は72.6%、35%過酸化水素の転化率は67.8%、ε−カプロラクトンの選択率は54.9%、6−ヒドロキシカプロン酸の選択率は41.8%、ε−カプロラクトンと6−ヒドロキシカプロン酸の合計選択率は96.7%であった。
Example 7 (fixed bed, reaction in the presence of a solvent in a continuous manner)
Catalyst (1) 6.3 mL (3.28 g) was filled in a glass reaction tube (reaction tube inner diameter 10 mm, sheath tube outer diameter 6 mm, length 130 mm), the air in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, The reaction temperature was raised to 75 ° C. After the temperature rise, a mixed solution of dioxane and cyclohexanone (weight ratio; 1: 1.3) and a mixed solution of dioxane and 35% hydrogen peroxide (weight ratio; 2.5: 1) were charged separately (feed rate) LHSV = 1.03 / hr), and the reaction was performed at normal pressure.
As a result of analyzing the obtained reaction crude liquid, the conversion of cyclohexanone was 72.6%, the conversion of 35% hydrogen peroxide was 67.8%, the selectivity of ε-caprolactone was 54.9%, and 6-hydroxy The selectivity of caproic acid was 41.8%, and the total selectivity of ε-caprolactone and 6-hydroxycaproic acid was 96.7%.

実施例8(固定床、無溶媒下、連続式で反応)
触媒(1)6.3mL(3.28g)をガラス製反応管(反応管内径10mm、鞘管外径6mm、長さ130mm)に充填して、反応管内の空気を窒素ガスで置換し、次いで反応温度75℃まで昇温した。昇温後、シクロヘキサノンと35%過酸化水素(モル比;4:1)をそれぞれ別個に仕込み(供給速度;LHSV=2.08/hr)、常圧で反応を行った。
得られた反応粗液を分析した結果、シクロヘキサノンの転化率は71.6%、35%過酸化水素の転化率は65.8%、ε−カプロラクトンの選択率は57.0%、6−ヒドロキシカプロン酸の選択率は35.5%、ε−カプロラクトンと6−ヒドロキシカプロン酸の合計選択率は92.5%であった。
Example 8 (Fixed bed, solventless, continuous reaction)
Catalyst (1) 6.3 mL (3.28 g) was filled in a glass reaction tube (reaction tube inner diameter 10 mm, sheath tube outer diameter 6 mm, length 130 mm), the air in the reaction tube was replaced with nitrogen gas, The reaction temperature was raised to 75 ° C. After the temperature rise, cyclohexanone and 35% hydrogen peroxide (molar ratio; 4: 1) were charged separately (feed rate; LHSV = 2.08 / hr) and reacted at normal pressure.
As a result of analyzing the obtained reaction crude liquid, the conversion of cyclohexanone was 71.6%, the conversion of 35% hydrogen peroxide was 65.8%, the selectivity of ε-caprolactone was 57.0%, 6-hydroxy The selectivity of caproic acid was 35.5%, and the total selectivity of ε-caprolactone and 6-hydroxycaproic acid was 92.5%.

Claims (7)

下記式(1)
Figure 0006279409
(式中、Rは炭素数3〜19の2価の炭化水素基を示す)
で表される環式ケトン化合物を過酸化水素及び下記触媒と反応させることにより、下記式(2)
Figure 0006279409
(式中、Rは前記に同じ)
で表されるラクトン化合物及び/又は下記式(3)
HO−R−COOH (3)
(式中、Rは前記に同じ)
で表されるヒドロキシカルボン酸化合物を製造するラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。
触媒:焼成、無水ベースで、下記式(4)
(MwSnxSi1-x)O2 (4)
(式中、Mは3価の電荷を有する金属、wは0〜2x、xは0.001〜0.1を示す)
で表される、β型ゼオライトのX線回折パターンの特徴を示す(但し、wが0の場合は近距離秩序性を有するアモルファスであるか、又はβ型ゼオライトのX線回折パターンの特徴を示す)スズ置換ゼオライトを、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物と反応させて得られる化合物
Following formula (1)
Figure 0006279409
(In the formula, R represents a divalent hydrocarbon group having 3 to 19 carbon atoms)
By reacting the cyclic ketone compound represented by the formula (2) with hydrogen peroxide and the following catalyst:
Figure 0006279409
(Wherein R is the same as above)
And / or the following formula (3)
HO-R-COOH (3)
(Wherein R is the same as above)
The manufacturing method of the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound which manufactures the hydroxycarboxylic acid compound represented by these.
Catalyst: calcined, anhydrous basis, formula (4)
(M w Sn x Si 1-x ) O 2 (4)
(In the formula, M is a metal having a trivalent charge, w is 0 to 2x, and x is 0.001 to 0.1)
The characteristic of the X-ray diffraction pattern of the β-type zeolite represented by the formula (However, when w is 0, it is amorphous having short-range order, or the characteristic of the X-ray diffraction pattern of the β-type zeolite. ) Compounds obtained by reacting tin-substituted zeolite with compounds containing alkali metals, alkaline earth metals, or ammonium
アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニアと酸との塩である請求項1に記載のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   The method for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound according to claim 1, wherein the compound containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or ammonium is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a salt of ammonia and an acid. . アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムを含む化合物が、硝酸ナトリウム及び/又は硝酸アンモニウムである請求項1に記載のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   The method for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound according to claim 1, wherein the compound containing an alkali metal, an alkaline earth metal, or ammonium is sodium nitrate and / or ammonium nitrate. 触媒が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウムをスズ1モルに対して0.1〜0.9モル含有する化合物である請求項1〜3の何れか1項に記載のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   The lactone compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst is a compound containing 0.1 to 0.9 mol of alkali metal, alkaline earth metal, or ammonium with respect to 1 mol of tin. Alternatively, a method for producing a hydroxycarboxylic acid compound. 環式ケトン化合物と過酸化水素と触媒との反応を、無溶媒下、又はアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒、及びニトリル系溶媒から選択される少なくとも1種の溶媒の存在下で行う請求項1〜4の何れか1項に記載のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   The reaction of the cyclic ketone compound, hydrogen peroxide and the catalyst is carried out in the absence of a solvent or at least one solvent selected from alcohol solvents, ether solvents, ester solvents, hydrocarbon solvents, and nitrile solvents. The manufacturing method of the lactone compound and / or hydroxycarboxylic acid compound of any one of Claims 1-4 performed in presence of this. 過酸化水素を環式ケトン化合物1モルに対して0.1〜10モル反応させる請求項1〜5の何れか1項に記載のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   The method for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound according to any one of claims 1 to 5, wherein hydrogen peroxide is reacted in an amount of 0.1 to 10 mol with respect to 1 mol of the cyclic ketone compound. 環式ケトン化合物が、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、n−ペンチルシクロペンタノン、t−ブチルシクロヘキサノン、及びアダマンタノンから選択される少なくとも1種の化合物である請求項1〜6の何れか1項に記載のラクトン化合物及び/又はヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   The cyclic ketone compound is at least one compound selected from cyclopentanone, cyclohexanone, methylcyclopentanone, methylcyclohexanone, n-pentylcyclopentanone, t-butylcyclohexanone, and adamantanone. 7. A process for producing a lactone compound and / or a hydroxycarboxylic acid compound according to any one of 6 above.
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