JP7141219B2 - Method for producing alicyclic carbonate - Google Patents

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Description

本発明は、脂環式カーボネートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an alicyclic carbonate.

脂肪族ポリカーボネートは、耐衝撃性や軽量性等の優れた特性を有しているため、従来から医療用材料やエンジニアプラスチック等として有用であることが知られているが、ガラス転移点が低いという問題点を有している。
一方、脂肪族ポリカーボネートの中でも、その主鎖構造に脂環式構造を有する脂環式ポリカーボネートは、他の脂肪族ポリカーボネートに比較して高いガラス転移点を示すため魅力的な高分子材料である。特に、ポリシクロヘキセンカーボネート(以下、PCHCと記載する場合がある。)は、代表的な脂環式ポリカーボネートであり、その製造方法が開発対象として盛んに取り上げられている。
Aliphatic polycarbonates have been known to be useful as medical materials and engineering plastics because of their excellent properties such as impact resistance and light weight. have a problem.
On the other hand, among aliphatic polycarbonates, an alicyclic polycarbonate having an alicyclic structure in its main chain structure is an attractive polymer material because it exhibits a higher glass transition point than other aliphatic polycarbonates. In particular, polycyclohexene carbonate (hereinafter sometimes referred to as PCHC) is a representative alicyclic polycarbonate, and its production method has been actively taken up as an object of development.

PCHCの製造方法としては、亜鉛二核錯体等の触媒存在下、原料であるシクロヘキセンオキサイドと二酸化炭素とを反応させる方法が一般的に知られている。
しかしながら、当該既存の製造方法では汎用ポリマー製造に占める触媒コストが高く、また、高圧条件を必要とすることから、工業的に応用することが困難であるという問題を有しており、反応性の高いカーボネートモノマーを使用した効率的製造法の確立が求められている。
As a method for producing PCHC, a method of reacting cyclohexene oxide as a raw material with carbon dioxide in the presence of a catalyst such as a zinc dinuclear complex is generally known.
However, the existing production method has the problem that it is difficult to apply it industrially because the catalyst cost for general-purpose polymer production is high and high pressure conditions are required. Establishment of an efficient production method using a high carbonate monomer is required.

一方、シクロヘキセンカーボネート(以後、CHCと記載する場合がある。)は、脂環式構造を有するポリカーボネートの原料モノマーであり、その重合反応によりPCHCを合成することができるモノマーとして知られている。
前記CHCの物性は、そのカーボネート基の立体構造に大きく依存していることから、目的の立体構造を有するCHCを幾何選択的に得る製法が求められている。特に、大きなひずみ構造を有するトランス体は高い反応性を有しており、ポリマー製造工程の省エネルギー化等、製法改善にも貢献できると考えられている。
このようなCHCを製造する方法に関しては、従来から技術提案がなされている(例えば、非特許文献1、2及び3参照)。
On the other hand, cyclohexene carbonate (hereinafter sometimes referred to as CHC) is a raw material monomer for polycarbonate having an alicyclic structure, and is known as a monomer from which PCHC can be synthesized by its polymerization reaction.
Since the physical properties of CHC are greatly dependent on the steric structure of its carbonate group, there is a demand for a method for geometrically obtaining CHC having a desired steric structure. In particular, the trans isomer, which has a highly strained structure, has high reactivity, and is thought to contribute to the improvement of production methods, such as energy saving in the polymer production process.
Conventionally, technical proposals have been made regarding methods for producing such CHC (see, for example, Non-Patent Documents 1, 2, and 3).

Z. Zhao, J. Qin, C. Zhang, Y. Wang, D. Yuan, Y. Yao, Inorg. Chem. 2017, 56, 4568-4575.Z. Zhao, J. Qin, C. Zhang, Y. Wang, D. Yuan, Y. Yao, Inorg. Chem. 2017, 56, 4568-4575. K. Tezuka, K. Komatsu, O. Haba, Polymer Journal, 2013, 45, 1183-1187.K. Tezuka, K. Komatsu, O. Haba, Polymer Journal, 2013, 45, 1183-1187. B. Gabriele, R. Mancuso, G. Salemo, L. Veltri, M. Costa, A. Dibenedetto, ChemSusChem, 2011, 4, 1178-1786.B. Gabriele, R. Mancuso, G. Salemo, L. Veltri, M. Costa, A. Dibenedetto, ChemSusChem, 2011, 4, 1178-1786.

カーボネートの製造方法として、従来から、エポキシドへの二酸化炭素挿入反応が広く知られている。シクロヘキセンカーボネート(CHC)の製造においては、対応するエポキシドであるシクロヘキサンオキサイドの、エポキシド基を形成する2本のC-O結合がシクロ環に対してシス配座であるため、トランスシクロヘキセンカーボネート(以後、trans-CHCと表記)は得られず、シスシクロヘキセンカーボネート(以後、cis-CHCと表記)のみが生成する。 Carbon dioxide insertion reaction into epoxides is widely known as a method for producing carbonates. In the production of cyclohexene carbonate (CHC), the two CO bonds forming the epoxide group of the corresponding epoxide, cyclohexane oxide, are in the cis configuration with respect to the cyclo ring, so trans cyclohexene carbonate (hereinafter referred to as trans-CHC) is not obtained, and only cis-cyclohexene carbonate (hereinafter referred to as cis-CHC) is produced.

これに対し、非文献特許1では、配位子により金属錯体触媒の立体を精密に制御することによりシクロヘキサンオキサイドからtrans-CHCを製造する方法が開示されている。
しかしながら、trans-CHCはcis-CHCと比べて不安定であるため高選択的に製造することは困難であり、非特許文献1に記載されている製造方法ではシス型とトランス型の混合物が得られ、高収率でtrans-CHCが得られないという問題を有している。また、trans-CHCは、その反応性の高さから容易に重合してしまうため、不均一な重合を抑制しつつエポキシドと二酸化炭素から選択的にtrans-CHCモノマーを製造することはできないという問題を有している。
On the other hand, Non-Literature Patent 1 discloses a method for producing trans-CHC from cyclohexane oxide by precisely controlling the steric configuration of a metal complex catalyst with a ligand.
However, since trans-CHC is less stable than cis-CHC, it is difficult to produce it with high selectivity. However, there is a problem that trans-CHC cannot be obtained in high yield. In addition, since trans-CHC easily polymerizes due to its high reactivity, it is impossible to selectively produce trans-CHC monomer from epoxide and carbon dioxide while suppressing heterogeneous polymerization. have.

trans-CHCを幾何選択的に製造する方法として、シクロヘキサンジオールを原料とする製造方法が、非特許文献2及び3に開示されている。
しかしながら、非特許文献2に開示されている製造方法では、trans-CHCの収率が悪く、また毒性物質であるホスゲン由来化合物をカルボニル源化合物として使用しており、さらに、副生塩素のトラップ用に量論量の塩基が消費されるという問題を有している。またさらに、ハロゲン含有化合物をカルボニル源化合物として用いることは環境負荷の観点から好ましくないという問題も有している。
非特許文献3に開示されている製造方法では、反応を促進するために遷移金属触媒の他に無機塩基や脱水剤を使用することが必須とされており、脱水剤非存在下で反応は全く進行しないという問題を有している。
上記のように、これらの従来技術による方法では、幾何選択的にtrans-CHCを製造できるが収率は低く、さらに、塩素トラップ用塩基や脱水剤等の添加剤を必要とするため、CHCを製造するための工程が複雑になるという問題を有している。
すなわち、対応する原料からtrans-CHC又はcis-CHCを幾何選択的かつ高収率に得る方法は見出されておらず、その開発が求められている。
Non-Patent Documents 2 and 3 disclose a production method using cyclohexanediol as a starting material as a method for geometrically producing trans-CHC.
However, in the production method disclosed in Non-Patent Document 2, the yield of trans-CHC is poor, and a toxic phosgene-derived compound is used as the carbonyl source compound. has the problem of stoichiometric base consumption. Furthermore, there is also the problem that using a halogen-containing compound as a carbonyl source compound is not preferable from the viewpoint of environmental load.
In the production method disclosed in Non-Patent Document 3, it is essential to use an inorganic base and a dehydrating agent in addition to the transition metal catalyst in order to promote the reaction, and the reaction does not occur at all in the absence of the dehydrating agent. I have a problem that it won't progress.
As described above, these conventional methods can produce trans-CHC in a geometrically selective manner, but the yield is low. There is a problem that the manufacturing process becomes complicated.
In other words, no method has been found to obtain trans-CHC or cis-CHC from corresponding raw materials in a geometrically selective manner and in high yield, and its development is desired.

そこで本発明においては、トランス型又はシス型の脂環式カーボネートモノマーを、対応する脂環式ジオールとハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物とから選択的に、かつ高収率で製造する方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a method for selectively producing a trans- or cis-type alicyclic carbonate monomer from a corresponding alicyclic diol and a halogen element-free carbonyl source compound at a high yield. intended to

本発明者は、上述した従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、脂環式ジオールとカルボニル源化合物とのエステル交換反応において、所定の触媒を用いることにより、対応する脂環式ジオールとカルボニル源化合物とから目的の立体構造を有する脂環式カーボネートが選択的に、かつ高収率で得られるという知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
As a result of intensive studies in order to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors have found that, in the transesterification reaction between an alicyclic diol and a carbonyl source compound, the corresponding alicyclic diol can be obtained by using a given catalyst. The inventors have completed the present invention based on the finding that an alicyclic carbonate having a desired stereostructure can be selectively obtained from a carbonyl source compound and a carbonyl source compound in a high yield.
That is, the present invention is as follows.

〔1〕
酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ランタン、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物である固体触媒存在下で、
下記一般式(1)の構造を有するトランス型脂環式ジオールと、
化学構造中にハロゲン元素を含まない下記一般式(2)の構造を有するカルボニル源化
合物と、
を、反応させる工程を有する、トランス型脂環式カーボネートの製造方法。
〔2〕
前記脂環式ジオールが、シクロヘキサンジオールである、前記〔1〕に記載のトランス型脂環式カーボネートの製造方法。
[1]
In the presence of a solid catalyst that is at least one metal oxide selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide, lanthanum oxide, and zinc oxide ,
a trans-type alicyclic diol having a structure of the following general formula (1);
a carbonyl source compound having a structure represented by the following general formula (2) that does not contain a halogen element in its chemical structure;
A method for producing a trans- alicyclic carbonate, comprising the step of reacting
[2]
The method for producing a trans- alicyclic carbonate according to [1] above, wherein the alicyclic diol is cyclohexanediol.

本発明によれば、エステル交換反応に触媒能を示す固体触媒系により、脂環式カーボネートの重合反応を抑制しつつ、脂環式ジオールとカルボニル源化合物とから幾何選択的かつ高収率に、所望の立体構造を有する脂環式カーボネートを製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, a solid catalyst system that exhibits catalytic ability for transesterification reaction suppresses the polymerization reaction of alicyclic carbonate, and geometrically selects from an alicyclic diol and a carbonyl source compound in a high yield. A method for producing an alicyclic carbonate having a desired steric structure can be provided.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。
なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (only henceforth "this embodiment") for implementing this invention is demonstrated in detail.
It should be noted that the present embodiment below is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be carried out with various modifications within the scope of its gist.

〔脂環式カーボネートの製造方法〕
本実施形態の脂環式カーボネートの製造方法は、
固体触媒存在下において、
脂環式ジオールと、
化学構造中にハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物と、
を、反応させる工程を有する。
[Method for producing alicyclic carbonate]
The method for producing an alicyclic carbonate of the present embodiment includes
In the presence of a solid catalyst,
an alicyclic diol;
a carbonyl source compound that does not contain a halogen element in its chemical structure;
is reacted.

(固体触媒)
本実施形態の脂環式カーボネートの製造方法においては、固体触媒を用いる。
当該固体触媒としては、エステル交換反応において反応液に溶解しない不均一系触媒として機能する金属酸化物を使用することが好ましい。
金属酸化物は、塩基性及び/又は酸性を示す化合物が好ましい。
なお、金属酸化物が塩基性及び酸性を示す場合とは、例えば金属酸化物が固体である場合、酸性を示す部位と塩基性を示す部位とが存在する状態を言う。
金属酸化物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ケイ素、酸化銅、酸化銀、酸化金等が挙げられる。
これらの中でも、酸-塩基性の観点、すなわち固体触媒上の酸性を示す活性点(酸点)と塩基性を示す活性点(塩基点)の強度と単位面積当たりの数の観点から、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化鉄が好ましい。また、触媒活性の観点から塩基性金属酸化物がより好ましく、塩基性金属酸化物としては、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ランタンが挙げられる。
(solid catalyst)
A solid catalyst is used in the method for producing an alicyclic carbonate of the present embodiment.
As the solid catalyst, it is preferable to use a metal oxide that functions as a heterogeneous catalyst that does not dissolve in the reaction solution in the transesterification reaction.
The metal oxide is preferably a compound exhibiting basicity and/or acidity.
In addition, the case where the metal oxide exhibits basicity and acidity means, for example, when the metal oxide is solid, a state in which there are sites exhibiting acidity and sites exhibiting basicity.
Examples of metal oxides include, but are not limited to, calcium oxide, magnesium oxide, lanthanum oxide, zinc oxide, aluminum oxide, cerium oxide, iron oxide, cobalt oxide, silicon oxide, copper oxide, and silver oxide. , gold oxide and the like.
Among these, from the viewpoint of acid-basicity, that is, from the viewpoint of the strength and the number per unit area of active points showing acidity (acid points) and active points showing basicity (basic points) on the solid catalyst, calcium oxide , magnesium oxide, lanthanum oxide, zinc oxide, aluminum oxide, cerium oxide and iron oxide. Basic metal oxides are more preferable from the viewpoint of catalytic activity, and examples of basic metal oxides include calcium oxide, magnesium oxide, and lanthanum oxide.

(原料)
本実施形態の脂環式カーボネートの製造方法においては、脂環式ジオールと、化学構造中にハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物とを原料として使用する。
(material)
In the method for producing an alicyclic carbonate of the present embodiment, an alicyclic diol and a carbonyl source compound containing no halogen element in its chemical structure are used as raw materials.

<脂環式ジオール>
脂環式ジオールとしては、例えば、下記一般式(1)に示すものが挙げられる。
<Alicyclic diol>
Alicyclic diols include, for example, those represented by the following general formula (1).

Figure 0007141219000001
Figure 0007141219000001

(一般式(1)中、nは1以上の整数であり、好ましくは1~10であり、より好ましくは1~6である。また、脂環上に置換基を有していてもよい。隣接する2つのヒドロキシ基はトランス配座とシス配座のどちらでもよい。) (In general formula (1), n is an integer of 1 or more, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6. Further, the alicyclic ring may have a substituent. Two adjacent hydroxy groups may be in either the trans or cis conformation.)

本実施形態において用いる脂環式ジオールとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、シクロペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロへプタンジオール、シクロオクタンジオールが挙げられる。これらの中でも、生成物の安定性の観点からシクロヘキサンジオールが好ましい。
脂環式ジオールには、トランス型とシス型とがあるが、これらの比率はそれぞれ100~0質量%、0~100質量%の範囲で任意に用いることができ、対応するトランス型及びシス型の脂環式カーボネートが原料と同様の比率得られる。
すなわち、脂環式ジオールがトランス型脂環式ジオールである場合、本実施形態の製造方法においては、選択的に高収率でトランス型脂環式カーボネートが得られる。
Alicyclic diols used in the present embodiment include, but are not limited to, cyclopentanediol, cyclohexanediol, cycloheptanediol, and cyclooctanediol. Among these, cyclohexanediol is preferable from the viewpoint of product stability.
Alicyclic diols include trans-type and cis-type. of cycloaliphatic carbonate is obtained in the same ratio as the raw materials.
That is, when the alicyclic diol is a trans-alicyclic diol, the production method of the present embodiment selectively yields a trans-alicyclic carbonate in high yield.

<化学構造中にハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物>
本実施形態において用いる化学構造中にハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物とは、その化学式中にハロゲン元素を有さず、目的とする脂環式カーボネートにおけるカーボネート基を形成するためのカルボニル基を有する化合物を言う。
ハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、尿素、一酸化炭素、二酸化炭素、カーボネート化合物等が挙げられる。
これらの中でも、反応性の観点からカーボネート化合物が好ましい。
<Carbonyl source compound containing no halogen element in chemical structure>
A carbonyl source compound that does not contain a halogen element in its chemical structure used in the present embodiment does not have a halogen element in its chemical formula and has a carbonyl group for forming a carbonate group in the target alicyclic carbonate. Say a compound.
The halogen-free carbonyl source compound includes, but is not limited to, urea, carbon monoxide, carbon dioxide, carbonate compounds, and the like.
Among these, carbonate compounds are preferred from the viewpoint of reactivity.

カーボネート化合物としては、例えば、下記一般式(2)に示す化合物が挙げられる。 Examples of carbonate compounds include compounds represented by the following general formula (2).

Figure 0007141219000002
Figure 0007141219000002

(一般式(2)中、R1、R2は、置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、同一であってもよく、異なっていてもよい
1、R2は互いに結合して一般式(2)中に示されるカルボニル基とともに環を形成していてもよい。)
(In general formula (2), R 1 and R 2 represent a hydrocarbon group which may have a substituent, and may be the same or different. R 1 and R 2 are bonded to each other. may form a ring together with the carbonyl group shown in general formula (2).)

前記R1、R2に示す炭化水素基としては、以下に限定されるものではないが、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの基が2以上結合した基が挙げられる。好ましくは炭素数1~4の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらの基が2以上結合した基が挙げられる。
カーボネート化合物としては、以下に限定されるものではないが、反応性の観点から、芳香族水素基を有するカーボネート化合物、例えば、炭酸ジフェニルが好ましい。
The hydrocarbon groups represented by R 1 and R 2 are not limited to the following, but examples include aliphatic hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, and these groups. A group in which two or more are bonded can be mentioned. Preferred are aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 4 carbon atoms, alicyclic hydrocarbon groups, aromatic hydrocarbon groups, and groups in which two or more of these groups are bonded.
Although the carbonate compound is not limited to the following, from the viewpoint of reactivity, a carbonate compound having an aromatic hydrogen group, such as diphenyl carbonate, is preferable.

(溶媒)
本実施形態の脂環式カーボネートの製造方法における反応は、溶媒の存在下で行うことが好ましい。
溶媒としては、以下に限定されるものではないが、例えば、水、炭化水素系溶媒(例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、ペンタン、ヘキサン)、エーテル系溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン)、アルコール系溶媒(エチレングリコール、エタノール、メタノール、t-ブタノール)、アミド系溶媒(ジメチルアセトアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン)等が挙げられる。
これらの中でも、高極性かつ高沸点の溶媒が好ましく、例えば、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンが好ましい。
(solvent)
The reaction in the method for producing an alicyclic carbonate of the present embodiment is preferably carried out in the presence of a solvent.
Examples of solvents include, but are not limited to, water, hydrocarbon solvents (e.g., toluene, benzene, xylene, pentane, hexane), ether solvents (e.g., tetrahydrofuran, dioxane), and alcohol solvents. (ethylene glycol, ethanol, methanol, t-butanol), amide solvents (dimethylacetamide, acetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone) and the like.
Among these, highly polar and high-boiling solvents are preferred, such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone.

(反応条件)
本実施形態の脂環式カーボネートの製造工程においては、固体触媒の使用量は、反応速度と反応後の触媒分離の観点から、例えば、原料の脂環式ジオールであるシクロヘキサンジオール1グラムに対して、0.05グラム~1.0グラムが好ましく、より好ましくは0.05グラム~0.8グラム、さらに好ましくは0.1グラム~0.5グラムである。
化学構造中にハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物の使用量は、収率と反応後の生成物単離の観点から、原料の脂環式ジオール、例えばシクロヘキサンジオールに対して、例えば、0.5当量~10当量が好ましく、より好ましくは1.0当量~4.0当量、さらに好ましくは1.1当量~2.0当量である。
反応温度としては、例えば30℃~250℃が好ましく、より好ましくは30℃~180℃、さらに好ましくは90℃~180℃である。
本実施形態の製造方法における、脂環式ジオールとカルボニル源化合物との反応は、回分式、半回分式、連続式等の慣用の方法により行うことができる。
反応終了後、反応生成物である脂環式カーボネート、例えばCHCは、例えば、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。
(Reaction conditions)
In the alicyclic carbonate production process of the present embodiment, the amount of the solid catalyst used is, for example, based on 1 gram of cyclohexanediol, which is the alicyclic diol starting material, from the viewpoint of the reaction rate and separation of the catalyst after the reaction. , preferably 0.05 grams to 1.0 grams, more preferably 0.05 grams to 0.8 grams, even more preferably 0.1 grams to 0.5 grams.
The amount of the carbonyl source compound that does not contain a halogen element in its chemical structure is, from the viewpoint of yield and isolation of the product after the reaction, relative to the starting alicyclic diol, such as cyclohexanediol, for example, 0.5. Equivalents to 10 equivalents are preferred, more preferably 1.0 equivalents to 4.0 equivalents, and still more preferably 1.1 equivalents to 2.0 equivalents.
The reaction temperature is, for example, preferably 30°C to 250°C, more preferably 30°C to 180°C, still more preferably 90°C to 180°C.
In the production method of the present embodiment, the reaction between the alicyclic diol and the carbonyl source compound can be carried out by a conventional method such as a batch system, a semi-batch system, or a continuous system.
After completion of the reaction, the reaction product, alicyclic carbonate such as CHC, can be separated and purified by separation means such as concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, or a combination of these separation means.

以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to specific examples and comparative examples, but the present invention is not limited by the following examples.

〔実施例1〕
ガラス製ナスフラスコに、固体触媒である酸化カルシウム0.3g、トランスシクロヘキサンジオール1.0g、炭酸ジフェニル3.7g(トランスシクロヘキサンジオール1当量に対し、炭酸ジフェニルが2当量)、N-メチルピロリドン6.0gを加え、150℃で2時間撹拌してtrans-CHC(トランス型シクロヘキセンカーボネート)を得た(トランスシクロヘキサンジオール転化率:93.7%、trans-CHC収率:93.7%、trans-CHC選択率:>99%)。
なお、トランスシクロヘキサンジオールの転化率、及びtrans-CHCの収率は、ガスクロマトグラフィーを使用して内部標準法で測定した。
選択率は、(収率/転化率)×100により算出した。
結果を下記表1に示す。
[Example 1]
0.3 g of solid catalyst calcium oxide, 1.0 g of transcyclohexanediol, 3.7 g of diphenyl carbonate (2 equivalents of diphenyl carbonate per 1 equivalent of transcyclohexanediol), 6.5 g of N-methylpyrrolidone were placed in a glass eggplant flask. 0 g was added and stirred at 150° C. for 2 hours to obtain trans-CHC (trans-cyclohexene carbonate) (trans-cyclohexanediol conversion rate: 93.7%, trans-CHC yield: 93.7%, trans-CHC Selectivity: >99%).
The conversion rate of trans-cyclohexanediol and the yield of trans-CHC were measured by an internal standard method using gas chromatography.
The selectivity was calculated by (yield/conversion)×100.
The results are shown in Table 1 below.

(分析条件)
装置 島津製ガスクロマトグラフィーGC2010
カラム DB-1
条件 インジェクション温度:250℃、ディテクション温度:250℃
キャリアガス:窒素(カラム流量0.51mL/min、SP比200)
検出器ガス:乾燥空気400mL/min、水素40mL/min
昇温速度:40℃(2分保持)~(5℃/min)~165℃~(10℃/
min)~250℃(35分保持)
内標 シクロヘプタノン
(Analysis conditions)
Apparatus Shimadzu Gas Chromatography GC2010
Column DB-1
Conditions injection temperature: 250°C, detection temperature: 250°C
Carrier gas: nitrogen (column flow rate 0.51 mL/min, SP ratio 200)
Detector gas: dry air 400 mL/min, hydrogen 40 mL/min
Heating rate: 40°C (holding for 2 minutes) ~ (5°C/min) ~ 165°C ~ (10°C/
min) to 250°C (held for 35 minutes)
Internal standard Cycloheptanone

〔実施例2~4、参考例5~7〕
実施例2~4、参考例5~7においては、酸化カルシウムを、下記表1に記載の金属酸化物に変更した。その他の条件は、〔実施例1〕と同様にしてtrans-CHC(トランス型シクロヘキセンカーボネート)を得た。
測定結果を下記表1に示す。
[Examples 2 to 4, Reference Examples 5 to 7]
In Examples 2-4 and Reference Examples 5-7, calcium oxide was changed to the metal oxides shown in Table 1 below. Other conditions were the same as in [Example 1] to obtain trans-CHC (trans-cyclohexene carbonate).
The measurement results are shown in Table 1 below.

Figure 0007141219000003
Figure 0007141219000003

〔実施例8~15〕
実施例8~15においては、炭酸ジフェニル/トランスシクロヘキサンジオールのモル比(下記表2中、DPC/CHDLと記載)、及び反応温度を、表2に記載の値に変更した。その他の条件は〔実施例1〕と同様にしてtrans-CHC(トランス型シクロヘキセンカーボネート)を得た。
測定結果を下記表2に示す。
[Examples 8 to 15]
In Examples 8 to 15, the molar ratio of diphenyl carbonate/transcyclohexanediol (described as DPC/CHDL in Table 2 below) and the reaction temperature were changed to the values shown in Table 2. Other conditions were the same as in [Example 1] to obtain trans-CHC (trans-cyclohexene carbonate).
The measurement results are shown in Table 2 below.

Figure 0007141219000004
Figure 0007141219000004

参考例16〕
参考例16においては、トランスシクロヘキサンジオールに替えて、シスシクロヘキサンジオールを使用した。その他の条件は〔実施例1〕と同様にしてシクロヘキセンカーボネートを得た。
本実施例では、trans-CHCは生成せず、cis-CHCを収率:96.0%(
転化率:96.0%、選択率:>99%)で得た。
[ Reference Example 16]
In Reference Example 16, cis-cyclohexanediol was used instead of trans-cyclohexanediol. Other conditions were the same as in [Example 1] to obtain cyclohexene carbonate.
In this example, trans-CHC was not produced, and cis-CHC was produced in a yield of 96.0% (
conversion: 96.0%, selectivity: >99%).

〔比較例1〕
酸化カルシウムに替えて、ナトリウムメトキシドを使用した。
その他の条件は〔実施例1〕と同様にしてtrans-CHC(トランス型シクロヘキセンカーボネート)を得た。
上記の実施例で示すように、重合反応を抑制してカーボネートを収率良く得るためには固体触媒を用いる必要があり、本比較例では溶液に溶け込む均一系触媒を使用したため、重合反応を十分に抑制することができず、下記のようにtrans-CHC収率及び選択率が低下した。
収率:47.5%(転化率:93.1%、選択率:51.0%)
[Comparative Example 1]
Sodium methoxide was used instead of calcium oxide.
Other conditions were the same as in [Example 1] to obtain trans-CHC (trans-cyclohexene carbonate).
As shown in the above examples, it is necessary to use a solid catalyst in order to suppress the polymerization reaction and obtain a high yield of carbonate. However, the trans-CHC yield and selectivity decreased as described below.
Yield: 47.5% (conversion: 93.1%, selectivity: 51.0%)

〔比較例2〕
ガラス製ナスフラスコに、トランスシクロヘキサンジオール500g、1,4-ジオキサン5.0Lを加えて氷冷し、クロロギ酸エチル700gを反応液中に滴下して加えた。
続いて、トリエチルアミン870gをトルエン2.5Lで希釈した溶液を滴下し、1時間撹拌して303.2gのtrans-CHCを得た(収率:49.5%)。
本比較例で示すように、ハロゲンを含むカルボニル源化合物を使用した場合、トラップ剤としての塩基が必要となり、好ましくない例となった。
[Comparative Example 2]
500 g of transcyclohexanediol and 5.0 L of 1,4-dioxane were added to a glass eggplant flask and cooled with ice, and 700 g of ethyl chloroformate was added dropwise to the reaction solution.
Subsequently, a solution obtained by diluting 870 g of triethylamine with 2.5 L of toluene was added dropwise and stirred for 1 hour to obtain 303.2 g of trans-CHC (yield: 49.5%).
As shown in this comparative example, when a halogen-containing carbonyl source compound was used, a base was required as a trapping agent, which was an unfavorable example.

本発明は、エステル交換反応に触媒能を示す固体触媒系により、脂環式カーボネートの重合反応を抑制しつつ、脂環式ジオールとハロゲン元素を含まないカルボニル源化合物とから、幾何選択的かつ高収率に脂環式カーボネートを得ることができるため、脂環式カーボネートモノマーの製造方法として産業上の利用可能性を有する。 The present invention uses a solid catalyst system that exhibits catalytic ability for transesterification to suppress the polymerization reaction of an alicyclic carbonate, while geometrically selective and highly selective from an alicyclic diol and a halogen-free carbonyl source compound. Since an alicyclic carbonate can be obtained in a high yield, it has industrial applicability as a method for producing an alicyclic carbonate monomer.

Claims (2)

酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ランタン、及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属酸化物である固体触媒存在下で、
下記一般式(1)の構造を有するトランス型脂環式ジオールと、
化学構造中にハロゲン元素を含まない下記一般式(2)の構造を有するカルボニル源化
合物と、
を、反応させる工程を有する、トランス型脂環式カーボネートの製造方法。
Figure 0007141219000005
(一般式(1)中、nは1以上10以下の整数である。また、脂環上に置換基を有していてもよい。)
Figure 0007141219000006
(一般式(2)中、R1、R2は、置換基を有していてもよい炭化水素基を示し、同一であってもよく、異なっていてもよい。R1、R2は互いに結合して一般式(2)中に示されるカルボニル基とともに環を形成していてもよい。)
In the presence of a solid catalyst that is at least one metal oxide selected from the group consisting of calcium oxide, magnesium oxide, lanthanum oxide, and zinc oxide ,
a trans-type alicyclic diol having a structure of the following general formula (1);
a carbonyl source compound having a structure represented by the following general formula (2) that does not contain a halogen element in its chemical structure;
A method for producing a trans- alicyclic carbonate, comprising the step of reacting
Figure 0007141219000005
(In general formula (1), n is an integer of 1 or more and 10 or less . Further, the alicyclic ring may have a substituent.)
Figure 0007141219000006
(In general formula (2), R 1 and R 2 represent a hydrocarbon group which may have a substituent and may be the same or different. R 1 and R 2 are may be combined to form a ring together with the carbonyl group shown in general formula (2).)
前記脂環式ジオールが、シクロヘキサンジオールである、請求項1に記載のトランス型脂環式カーボネートの製造方法。 2. The method for producing a trans- alicyclic carbonate according to claim 1 , wherein the alicyclic diol is cyclohexanediol.
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CHAVAN, S. et al.,Tetrahedron Letters,2014年,Vol. 55,pp. 1199-1202
GABRIELE, B. et al.,ChemSusChem,2011年,Vol. 4,pp. 1778-1786
HONDA, M. et al.,ACS Catalysis ,2014年,Vol. 4,pp. 1893-1896
LI, Q. et al.,Catalysis Today ,2006年,Vol. 115,pp. 111-116
PENA-LOPEZ, M. et al.,European Journal of Organic Chemistry ,2016年,pp. 3721-3727

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