JP7236241B2 - Ester manufacturing method - Google Patents

Ester manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP7236241B2
JP7236241B2 JP2018191891A JP2018191891A JP7236241B2 JP 7236241 B2 JP7236241 B2 JP 7236241B2 JP 2018191891 A JP2018191891 A JP 2018191891A JP 2018191891 A JP2018191891 A JP 2018191891A JP 7236241 B2 JP7236241 B2 JP 7236241B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
producing
catalyst
gold
cerium
ketone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018191891A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020058981A (en
Inventor
鉄平 浦山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
Priority to JP2018191891A priority Critical patent/JP7236241B2/en
Publication of JP2020058981A publication Critical patent/JP2020058981A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7236241B2 publication Critical patent/JP7236241B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、エステルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing esters.

ケトンを酸化することでエステルを製造する方法としてBaeyer-Villiger酸化(以下、BV酸化と記す)が知られている。一般的に、BV酸化では酸化剤として有機過酸、例えば、過蟻酸、過酢酸及びm-クロロ過安息香酸などが使用される(例えば、非特許文献1参照)。しかしながら、有機過酸は衝撃感度が高く、爆発性を有しているため、工業スケールでのエステル製造において有機過酸をBV酸化の酸化剤として適用するのはリスク管理の面から好ましくない。有機過酸を用いない方法として、例えば、取り扱いが容易な酸素を酸化剤として、アルデヒド類の共存下でBV酸化を促進し、エステルを製造する方法がある。アルデヒド類の共存下におけるケトンの酸化反応として種々の錯体(例えば、特許文献1及び非特許文献2参照)や金属酸化物(例えば、特許文献2、3及び非特許文献3参照)を触媒とした系が報告されている。これらの中では、反応後の生成物や触媒の分離及び精製の面から、金属酸化物に代表される固体触媒が工業的に好ましい。 Baeyer-Villiger oxidation (hereinafter referred to as BV oxidation) is known as a method for producing an ester by oxidizing a ketone. In BV oxidation, organic peracids such as performic acid, peracetic acid and m-chloroperbenzoic acid are generally used as oxidizing agents (see, for example, Non-Patent Document 1). However, since organic peracids have high impact sensitivity and are explosive, it is not preferable from the standpoint of risk management to apply an organic peracid as an oxidizing agent for BV oxidation in ester production on an industrial scale. As a method that does not use an organic peracid, for example, there is a method in which oxygen, which is easy to handle, is used as an oxidizing agent to promote BV oxidation in the presence of an aldehyde to produce an ester. Various complexes (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) and metal oxides (see, for example, Patent Documents 2 and 3 and Non-Patent Document 3) are used as catalysts for ketone oxidation reactions in the presence of aldehydes. system has been reported. Among these, solid catalysts typified by metal oxides are industrially preferable from the standpoint of separation and purification of products and catalysts after the reaction.

特開平7-61982号公報JP-A-7-61982 特開平6-25083号公報JP-A-6-25083 特開平5-310721号公報JP-A-5-310721

Green Chem., 2013, 15, 3332.Green Chem. , 2013, 15, 3332. Chem. Lett., 1991, 641.Chem. Lett. , 1991, 641. Appl. Organometal. Chem., 2015, 29, 450.Appl. Organometal. Chem. , 2015, 29, 450.

しかしながら、既存固体触媒系においても、溶媒や供給酸素濃度などの反応条件に制約がある。例えば、非特許文献3では、純酸素雰囲気下、Fe-Sn触媒によるケトンのBV酸化反応について開示されており、当該触媒系では酸素供給速度の低下に伴い反応速度も小さくなる。そのため、非特許文献3に記載のBV酸化反応は、純酸素雰囲気下で行うことが望ましい。しかしながら、強力な支燃性を有する純酸素の下で可燃物である有機化合物を取り扱うことは有機過酸によるBV酸化と同様にリスク管理の面から好ましくない。また、原料調達の観点からも純酸素ではなく、空気を酸化剤とした触媒系が工業的に好ましい。 However, even in existing solid catalyst systems, there are restrictions on reaction conditions such as solvent and supplied oxygen concentration. For example, Non-Patent Document 3 discloses a BV oxidation reaction of ketones with an Fe—Sn catalyst in a pure oxygen atmosphere, and in this catalyst system, the reaction rate decreases as the oxygen supply rate decreases. Therefore, the BV oxidation reaction described in Non-Patent Document 3 is desirably performed in a pure oxygen atmosphere. However, handling combustible organic compounds under pure oxygen, which has a strong combustion-supporting property, is not preferable from the standpoint of risk management, as is the case with BV oxidation with organic peracids. Also, from the viewpoint of raw material procurement, a catalyst system using air as an oxidizing agent instead of pure oxygen is industrially preferable.

さらに、BV酸化反応にはハロゲン系溶媒が最適であることが知られている。例えば、非特許文献3では、ジクロロエタン溶媒下でシクロヘキサノンのBV酸化を促進する方法を開示しているが、当該触媒系は非ハロゲン系溶媒においては触媒活性が低下する。そのため、非特許文献3に記載のBV酸化反応は、ハロゲン系溶媒を用いて行うことが望ましい。しかしながら、ハロゲン系溶媒は人体や環境への負荷が高いため、工業的規模での使用は困難となる。 Furthermore, it is known that a halogen-based solvent is most suitable for the BV oxidation reaction. For example, Non-Patent Document 3 discloses a method for promoting the BV oxidation of cyclohexanone in the presence of dichloroethane solvent, but the catalytic activity of this catalyst system decreases in non-halogen solvents. Therefore, the BV oxidation reaction described in Non-Patent Document 3 is desirably performed using a halogen-based solvent. However, halogen-based solvents have a high burden on the human body and the environment, making it difficult to use them on an industrial scale.

本発明は、例えば、非ハロゲン系溶媒下、ケトン、空気及び共酸化剤の共存下で反応させるエステルの製造方法等において、エステル(ラクトンを含む)を高収率で製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method for producing an ester (including a lactone) in a high yield, for example, in a method for producing an ester in which the reaction is carried out in the presence of a ketone, air and a co-oxidizing agent in a non-halogen solvent. With the goal.

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、共酸化剤(例えば、アルデヒド)共存下においてケトンと分子状酸素とを反応させるBV酸化反応において、金及び/又はセリウムを含む触媒(例えば、酸化セリウム及び/又は酸化セリウム上の固定化したナノ粒子状の金)が当該反応を促進する触媒として機能することを見出し、対応するエステルが高収率に得られるという知見に基づいて本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that gold and/or cerium are included in the BV oxidation reaction in which ketones and molecular oxygen are reacted in the presence of a co-oxidizing agent (e.g., aldehyde). Based on the finding that a catalyst (e.g., cerium oxide and/or nanoparticulate gold immobilized on cerium oxide) functions as a catalyst to promote the reaction, the corresponding ester is obtained in high yield. As a result, the inventors have completed the present invention.

即ち、本発明は以下の通りである。
[1]
金及び/又はセリウムを含む触媒により、ケトン、分子状酸素及び共酸化剤を反応させる工程を含むエステルの製造方法。
[2]
前記金がナノ粒子状である[1]に記載のエステルの製造方法。
[3]
前記ナノ粒子状の金が液相還元法で調製される[2]に記載のエステルの製造方法。
[4]
前記共酸化剤がアルデヒドである[1]~[3]のいずれかに記載のエステルの製造方法。
[5]
前記工程において、分子状酸素を含む原料を供給する際の該原料中の分子状酸素の濃度が0体積%より大きく25体積%以下である[1]~[4]のいずれかに記載のエステルの製造方法。
[6]
前記ケトンが分子内に環状構造を有する環状ケトンである[1]~[5]のいずれかに記載のエステルの製造方法。
[7]
前記ケトンがシクロヘキサノンである[1]~[6]のいずれかに記載のエステルの製造方法。
[8]
前記工程において、反応温度でケトン及び共酸化剤を混和させる機能を有する反応溶媒を使用する[1]~[7]のいずれかに記載のエステルの製造方法。
[9]
前記工程における反応溶媒が非ハロゲン系溶媒である[1]~[8]のいずれかに記載のエステルの製造方法。
[10]
[1]~[9]のいずれかに記載のエステルの製造方法に用いる触媒の製造方法であって、
セリウム触媒に金含有化合物を析出沈殿法により担持させる工程と、
前記担持させた金含有化合物を還元して金及びセリウムを含む触媒を得る工程と、
を含む触媒の製造方法。
[11]
前記還元が液相還元である[10]に記載の触媒の製造方法。
[12]
前記還元により金含有化合物をナノ粒子状の金とする[10]又は[11]に記載の触媒の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
A process for producing an ester comprising reacting a ketone, molecular oxygen and a co-oxidant over a catalyst containing gold and/or cerium.
[2]
The method for producing an ester according to [1], wherein the gold is in the form of nanoparticles.
[3]
The method for producing an ester according to [2], wherein the nanoparticulate gold is prepared by a liquid phase reduction method.
[4]
The method for producing an ester according to any one of [1] to [3], wherein the co-oxidant is an aldehyde.
[5]
The ester according to any one of [1] to [4], wherein the raw material containing molecular oxygen has a molecular oxygen concentration of more than 0% by volume and 25% by volume or less when the raw material containing molecular oxygen is supplied in the step. manufacturing method.
[6]
The method for producing an ester according to any one of [1] to [5], wherein the ketone is a cyclic ketone having a cyclic structure in its molecule.
[7]
The method for producing an ester according to any one of [1] to [6], wherein the ketone is cyclohexanone.
[8]
The method for producing an ester according to any one of [1] to [7], wherein in the above step, a reaction solvent having a function of mixing the ketone and the co-oxidant at the reaction temperature is used.
[9]
The method for producing an ester according to any one of [1] to [8], wherein the reaction solvent in the step is a non-halogen solvent.
[10]
A method for producing a catalyst used in the method for producing an ester according to any one of [1] to [9],
A step of supporting a gold-containing compound on a cerium catalyst by a deposition precipitation method;
a step of reducing the supported gold-containing compound to obtain a catalyst containing gold and cerium;
A method for producing a catalyst comprising
[11]
The method for producing a catalyst according to [10], wherein the reduction is liquid phase reduction.
[12]
The method for producing a catalyst according to [10] or [11], wherein the gold-containing compound is reduced to gold nanoparticles.

本発明の製造方法は、例えば、非ハロゲン系溶媒の下、ケトンと空気とを反応させることにより高収率でエステルを得ることができる。さらに、本発明に用いる触媒が固体である場合、反応後に反応液からの分離が容易である。 According to the production method of the present invention, for example, an ester can be obtained in high yield by reacting a ketone with air in a non-halogen solvent. Furthermore, when the catalyst used in the present invention is solid, it can be easily separated from the reaction liquid after the reaction.

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、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、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。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as "this embodiment") will be described in detail. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

本実施形態のエステルの製造方法は、金及び/又はセリウムを含む触媒により、ケトン、分子状酸素及び共酸化剤を反応させる工程を含む。 The method for producing an ester of the present embodiment includes a step of reacting a ketone, molecular oxygen and a co-oxidant with a catalyst containing gold and/or cerium.

[1]触媒
本実施形態のエステルの製造方法に用いる触媒は、金及び/又はセリウムを含む触媒である。触媒に含まれる金は、ナノ粒子状であることが好ましく、また、当該ナノ粒子状の金は、液相還元法で調製されることが好ましい。本実施形態に用いる触媒としては、特に限定されないが、例えば、BV酸化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セリウム触媒及びセリウム複合化金ナノ粒子触媒が挙げられる。
[1] Catalyst The catalyst used in the method for producing an ester of the present embodiment is a catalyst containing gold and/or cerium. The gold contained in the catalyst is preferably in the form of nanoparticles, and the nanoparticulate gold is preferably prepared by a liquid phase reduction method. The catalyst used in the present embodiment is not particularly limited, but includes, for example, a cerium catalyst and a cerium composite gold nanoparticle catalyst that function as a heterogeneous catalyst that does not dissolve in the reaction solution in the BV oxidation reaction.

セリウム触媒は、塩基性又は酸性を示す状態が好ましい。このようなセリウム触媒としては、特に限定されないが、例えば、硝酸セリウム、リン酸セリウム、硫酸セリウム、酸化セリウム(III)、酸化セリウム(IV)、炭酸セリウム、水酸化セリウムが挙げられる。この中でも、触媒活性の点から、酸化セリウム(IV)が好ましい。また、セリウムは他の金属と複合酸化物を形成していてもよい。 The cerium catalyst is preferably in a basic or acidic state. Examples of such cerium catalysts include, but are not limited to, cerium nitrate, cerium phosphate, cerium sulfate, cerium (III) oxide, cerium (IV) oxide, cerium carbonate, and cerium hydroxide. Among these, cerium (IV) oxide is preferable from the viewpoint of catalytic activity. Also, cerium may form a composite oxide with other metals.

セリウム複合化金ナノ粒子触媒における金の担持量は、担体に対して好ましくは0.5~50質量%、より好ましくは1~20質量%、さらに好ましくは1~5質量%である。この触媒を製造するときに、金の原料化合物としては塩化物を用いるのが好ましい。金ナノ粒子の粒子径としては、1~200ナノメートルであり、触媒活性の点から1~100ナノメートルが好ましい。 The amount of gold supported on the cerium-complexed gold nanoparticle catalyst is preferably 0.5 to 50% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and still more preferably 1 to 5% by mass relative to the carrier. When producing this catalyst, it is preferable to use a chloride as a gold starting compound. The particle size of the gold nanoparticles is 1 to 200 nm, preferably 1 to 100 nm from the viewpoint of catalytic activity.

金の還元方法としては、気相還元法、液相還元法及び焼成処理などを用いることが出来るが、水素化ホウ素ナトリウムを還元剤とした液相還元法が特に好ましい。セリウムの原料化合物としては、上記のセリウム触媒の具体例として記載した化合物を用いることが好ましいが、触媒活性の点から酸化セリウムを担体とするのが特に好ましい。 As a method for reducing gold, a vapor phase reduction method, a liquid phase reduction method, a calcination treatment, or the like can be used, but a liquid phase reduction method using sodium borohydride as a reducing agent is particularly preferable. As the raw material compound of cerium, it is preferable to use the compounds described as the specific examples of the cerium catalyst, but it is particularly preferable to use cerium oxide as a carrier from the viewpoint of catalytic activity.

[2]原料
本実施形態のエステルの製造方法においては、ケトンを原料として使用する。
[2] Raw Material In the method for producing an ester of the present embodiment, a ketone is used as a raw material.

原料のケトンとしては、特に限定されないが、例えば、下記式(1)

Figure 0007236241000001
(式中、R1及びR2は同一又は異なって、置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。R1、R2は互いに結合して、式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。)
で表される化合物が挙げられる。前記R1、R2における炭化水素基としては、特に限定されないが、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以上結合した基が含まれる。このような化合物としては、特に限定されないが、例えば、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロへプタノン、シクロオクタノン、2-ブタノン、2-ペンタノン、3―ペンタノン、2-ヘキサノン、3-ヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノンがある。本実施形態に用いるケトンは、分子内に環状構造を有する環状ケトンであることが好ましい。この中でも、生成物の安定性の点からシクロヘキサノンが好ましい。 The raw material ketone is not particularly limited, but for example, the following formula (1)
Figure 0007236241000001
(In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydrocarbon group which may have a substituent. may form
The compound represented by is mentioned. The hydrocarbon group for R 1 and R 2 is not particularly limited, but examples include an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group in which two or more of these groups are bonded. included. Examples of such compounds include, but are not limited to, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, 2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 2- There are heptanone and 3-heptanone. The ketone used in this embodiment is preferably a cyclic ketone having a cyclic structure in its molecule. Among these, cyclohexanone is preferable from the viewpoint of product stability.

本実施形態のエステルの製造方法においては、共酸化剤を用いる。 A co-oxidizing agent is used in the method for producing an ester of the present embodiment.

本実施形態に用いる共酸化剤は、分子状酸素との自発的反応である自動酸化が進行する炭化水素化合物である。共酸化剤としては、特に限定されないが、例えば、アルデヒド、分岐アルカン、環状アルカンなどが挙げられる。この中でも、反応性の点からアルデヒドが好ましい。本実施形態に用いるアルデヒドは、特に限定されないが、例えば、下記式(2)

Figure 0007236241000002
(式中、R3は置換基を有していてもよい炭化水素基を示す。)
で表される化合物が挙げられる。前記R3における炭化水素基としては、特に限定されないが、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以上結合した基が含まれる。この中でも、アルデヒドの反応性の点から、芳香族水素基を有するカルボニル化合物、例えば、ベンズアルデヒドが好ましい。 The co-oxidant used in this embodiment is a hydrocarbon compound that undergoes autoxidation, which is a spontaneous reaction with molecular oxygen. Examples of the co-oxidizing agent include, but are not particularly limited to, aldehydes, branched alkanes, cyclic alkanes, and the like. Among these, aldehydes are preferred from the viewpoint of reactivity. The aldehyde used in this embodiment is not particularly limited, but for example, the following formula (2)
Figure 0007236241000002
(In the formula, R 3 represents a hydrocarbon group which may have a substituent.)
The compound represented by is mentioned. The hydrocarbon group for R 3 is not particularly limited, but includes, for example, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group in which two or more of these groups are bonded. Among these, carbonyl compounds having an aromatic hydrogen group, such as benzaldehyde, are preferred from the viewpoint of the reactivity of aldehydes.

本実施形態で使用する分子状酸素を含む原料(酸素源)は空気であることが好ましい。分子状酸素を含む原料として、純酸素及び酸素濃度を任意に希釈したものを用いることが出来るが、操作性、安全性、反応速度の点から、前記工程において、分子状酸素を含む原料を供給する際の該原料中の分子状酸素の濃度は、0体積%より大きく25体積%以下であることが好ましい。さらに、原料供給の点から、空気を用いることが特に好ましい。 The raw material (oxygen source) containing molecular oxygen used in this embodiment is preferably air. As the raw material containing molecular oxygen, pure oxygen or one with an arbitrarily diluted oxygen concentration can be used. It is preferable that the concentration of molecular oxygen in the raw material is more than 0% by volume and 25% by volume or less. Furthermore, from the viewpoint of raw material supply, it is particularly preferable to use air.

[3]溶媒
本実施形態のエステルの製造方法における前記工程は反応溶媒の存在下で行うことが好ましい。中でも、前記工程において、反応温度でケトン及び共酸化剤を混和させる機能を有する反応溶媒を使用することが好ましい。また、前記工程における反応溶媒としては、ハロゲン元素を有さない非ハロゲン系溶媒を使用することが好ましい。当該反応溶媒としては、特に限定されないが、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(例えば、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)、カルボニル系溶媒(例えば、酢酸エチル、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)などが挙げられる。この中でも酸化反応を受けにくい反応溶媒が好ましく、具体的には、特に限定されないが、例えば、酢酸エチルが挙げられる。
[3] Solvent It is preferable that the above steps in the method for producing an ester of the present embodiment are performed in the presence of a reaction solvent. Among them, it is preferable to use a reaction solvent capable of mixing the ketone and the co-oxidant at the reaction temperature in the above step. Moreover, as the reaction solvent in the above step, it is preferable to use a non-halogen solvent containing no halogen element. Examples of the reaction solvent include, but are not limited to, water, hydrocarbon solvents (e.g., toluene, benzene, xylene, pentane, hexane), ether solvents (e.g., tetrahydrofuran, dioxane), alcohol solvents (e.g., ethylene glycol, ethanol, methanol, t-butanol), carbonyl solvents (eg, ethyl acetate, dimethylacetamide, acetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone) and the like. Among these, a reaction solvent that is resistant to an oxidation reaction is preferred, and specific examples include, but are not particularly limited to, ethyl acetate.

[4]反応条件
前記工程において、触媒の使用量としては、反応速度と反応後の触媒分離との点から、例えば、ケトン(例えば、シクロヘキサノン)1gに対して、好ましくは0.05g~1.0g、より好ましくは0.05g~0.8g、さらに好ましくは0.1g~0.5gである。
[4] Reaction Conditions In the above step, the amount of catalyst used is preferably 0.05 g to 1.0 g per 1 g of ketone (eg, cyclohexanone) from the viewpoint of reaction rate and catalyst separation after reaction. 0 g, more preferably 0.05 g to 0.8 g, still more preferably 0.1 g to 0.5 g.

前記工程において、共酸化剤(例えば、アルデヒド)の量は、収率と反応後の生成物単離との点から、ケトンに対して、好ましくは0.5当量~10当量、より好ましくは1.0当量~4.0当量、さらに好ましくは2.0当量~3.0当量である。 In the above step, the amount of the co-oxidizing agent (eg, aldehyde) is preferably 0.5 equivalents to 10 equivalents, more preferably 1 0 equivalent to 4.0 equivalents, more preferably 2.0 equivalents to 3.0 equivalents.

前記工程において、反応温度としては、好ましくは10℃~250℃、より好ましくは30℃~180℃、さらに好ましくは30℃~120℃程度である。 In the above step, the reaction temperature is preferably about 10°C to 250°C, more preferably about 30°C to 180°C, even more preferably about 30°C to 120°C.

上記反応は、例えば、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。 The above reaction can be carried out, for example, by a conventional method such as a batch system, a semi-batch system, or a continuous system.

反応終了後、反応生成物であるエステルは、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。 After completion of the reaction, the reaction product, the ester, can be separated and purified by separation means such as concentration, distillation, extraction, crystallization, recrystallization, or a combination of these separation means.

[5]触媒の製造方法
本実施形態の触媒の製造方法は、上述のエステルの製造方法に用いる触媒の製造方法であって、セリウム触媒に金含有化合物を析出沈殿法で担持させる工程と、前記担持させた金含有化合物を還元して金及びセリウムを含む触媒を得る工程と、を含む。還元方法としては、気相還元法、液相還元法及び焼成処理などを用いることが出来るが、液相還元法が特に好ましい。液相還元に用いる還元剤としては、特に限定されないが、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウムが挙げられる。中でも水素化ホウ素ナトリウムが好ましい。触媒における金の担持量は、担体に対して好ましくは0.5~50質量%、より好ましくは1~20質量%、さらに好ましくは1~5質量%である。この触媒を製造するときに、金含有化合物としては塩化物を用いるのが好ましく、具体的には、特に限定されないが、例えば、塩化金酸が挙げられる。本実施形態の触媒の製造方法において、還元により金含有化合物をナノ粒子状の金とすることが好ましい。ナノ粒子状の金の粒子径としては、1~200ナノメートルであり、触媒活性の点から1~100ナノメートルが好ましい。
[5] Method for producing a catalyst The method for producing a catalyst of the present embodiment is a method for producing a catalyst used in the above-described method for producing an ester, comprising a step of supporting a gold-containing compound on a cerium catalyst by a deposition-precipitation method; reducing the supported gold-containing compound to obtain a catalyst containing gold and cerium. As a reduction method, a vapor phase reduction method, a liquid phase reduction method, a calcination treatment, or the like can be used, and the liquid phase reduction method is particularly preferable. The reducing agent used in the liquid phase reduction is not particularly limited, and examples thereof include sodium borohydride and lithium aluminum hydride. Among them, sodium borohydride is preferred. The amount of gold supported on the catalyst is preferably 0.5 to 50% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, and still more preferably 1 to 5% by mass relative to the carrier. When producing this catalyst, it is preferable to use a chloride as the gold-containing compound. Specific examples include, but are not particularly limited to, chloroauric acid. In the method for producing the catalyst of the present embodiment, it is preferable to convert the gold-containing compound into gold nanoparticles by reduction. The particle size of the nanoparticle gold is 1 to 200 nm, preferably 1 to 100 nm from the viewpoint of catalytic activity.

以下に実施例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下に記載の実施例によって制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the examples described below.

[実施例1]
触媒調製:ガラス製ナスフラスコに、酸化セリウム(CeO2)2.0gとイオン交換水100gとを加え、0.5M塩化金酸溶液1.0mLと10%アンモニア水5mLとを続けて滴下して酸化セリウムに金前駆体を析出沈殿法で担持させた。得られた懸濁液から固体分を濾過にて回収し、担持させた水酸化金を水素化ホウ素ナトリウムで処理すること(液相還元法)でセリウム複合化金ナノ粒子触媒(Au/CeO2)を調製した。この時、触媒粉末が金ナノ粒子の表面プラズモンに由来する紫色を呈することから、本触媒に含まれる金がナノ粒子状であることがわかった。
反応:ガラス製ナスフラスコに、上記調製したセリウム複合化金ナノ粒子触媒(Au/CeO2)0.1g、酢酸エチル10.0g、シクロヘキサノン0.4g、及びベンズアルデヒド1.3gを加え、空気バブリング下、80℃で3時間撹拌してカプロラクトンを得た。尚、シクロヘキサノンの転化率及びカプロラクトンの収率はガスクロマトグラフィーを使用して以下の分析条件にて内部標準法で測定した。結果を表1にまとめて示す。
(分析条件)
装置:島津製ガスクロマトグラフィーGC2010
カラム:CBP10
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1.59mL/分、SP比200)
・昇温速度:60℃(5分保持)~(10℃/分)~100℃~(10℃/分)~250℃(5分保持)
内標:ジブチルエーテル
[Example 1]
Catalyst preparation: 2.0 g of cerium oxide (CeO 2 ) and 100 g of ion-exchanged water were added to a glass eggplant flask, and 1.0 mL of 0.5 M chloroauric acid solution and 5 mL of 10% aqueous ammonia were successively added dropwise. A gold precursor was supported on cerium oxide by a deposition-precipitation method. The solid content was recovered from the resulting suspension by filtration, and the supported gold hydroxide was treated with sodium borohydride (liquid phase reduction method) to obtain a cerium composite gold nanoparticle catalyst (Au/CeO 2 ) was prepared. At this time, it was found that the gold contained in the present catalyst was in the form of nanoparticles because the catalyst powder exhibited a purple color derived from the surface plasmon of the gold nanoparticles.
Reaction: 0.1 g of the cerium-composite gold nanoparticle catalyst (Au/CeO 2 ) prepared above, 10.0 g of ethyl acetate, 0.4 g of cyclohexanone, and 1.3 g of benzaldehyde were added to a glass eggplant flask, and air was bubbled. , and stirred at 80°C for 3 hours to obtain caprolactone. The conversion rate of cyclohexanone and the yield of caprolactone were measured by an internal standard method using gas chromatography under the following analysis conditions. Table 1 summarizes the results.
(Analysis conditions)
Apparatus: Shimadzu gas chromatography GC2010
Column: CBP10
conditions:
・Injection temperature: 250°C, Detection temperature: 250°C
Carrier gas: nitrogen (column flow rate 1.59 mL/min, SP ratio 200)
・Temperature increase rate: 60°C (5 minutes hold) ~ (10°C/min) ~ 100°C ~ (10°C/min) ~ 250°C (5 minutes hold)
Internal standard: dibutyl ether

[実施例2]
実施例2は、反応時間を5時間に変更した以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1にまとめて示す。
[Example 2]
Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction time was changed to 5 hours. The results are summarized in Table 1.

参考例1
参考例1は、セリウム複合化金ナノ粒子触媒(Au/CeO2)を酸化セリウム(CeO2)に変更した以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1にまとめて示す。
[ Reference example 1 ]
Reference Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the cerium composite gold nanoparticle catalyst (Au/CeO 2 ) was changed to cerium oxide (CeO 2 ). The results are summarized in Table 1.

[実施例4]
実施例4は、反応温度を40℃に変更した以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1にまとめて示す。
[Example 4]
Example 4 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was changed to 40°C. The results are summarized in Table 1.

参考例2
参考例2は、金の還元方法を液相還元から焼成処理(300℃、3時間)に変更した以外は実施例1と同様にして実施した。結果を表1にまとめて示す。本結果から、液相還元法がセリウム複合化金ナノ粒子触媒の製造方法として特に有効であることがわかる。
[ Reference example 2 ]
Reference Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the gold reduction method was changed from liquid phase reduction to calcination treatment (300° C., 3 hours). The results are summarized in Table 1. From this result, it can be seen that the liquid phase reduction method is particularly effective as a method for producing a cerium-composite gold nanoparticle catalyst.

Figure 0007236241000003
Figure 0007236241000003

[実施例6]
実施例6は、シクロヘキサノンをシクロペンタノンに変更した以外は実施例1と同様にして実施した。この時、シクロペンタノンの転化率は85%であり、バレロラクトンが80%の収率で得られた。
[Example 6]
Example 6 was carried out in the same manner as in Example 1, except that cyclohexanone was changed to cyclopentanone. At this time, the conversion of cyclopentanone was 85%, and valerolactone was obtained in a yield of 80%.

[比較例1]
比較例1は、無触媒で行った以外は実施例1と同様にして実施した。触媒を添加しない条件ではカプロラクトンの収率は低下した(シクロヘキサン転化率:21%、カプロラクトン収率:19%)。
[Comparative Example 1]
Comparative Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that it was carried out without a catalyst. The yield of caprolactone decreased under the condition of not adding a catalyst (cyclohexane conversion: 21%, caprolactone yield: 19%).

[比較例2]
比較例2は、共酸化剤なしで行った以外は実施例1と同様にして実施した。共酸化剤を添加しない条件ではカプロラクトンは生成しなかった(シクロヘキサン転化率:0%、カプロラクトン収率:0%)。つまり、本発明においては、共酸化剤が必須である。
[Comparative Example 2]
Comparative Example 2 was carried out in the same manner as Example 1 except that it was carried out without the co-oxidant. Caprolactone was not produced under the conditions where no co-oxidant was added (cyclohexane conversion: 0%, caprolactone yield: 0%). In other words, a co-oxidizing agent is essential in the present invention.

[比較例3]
比較例3は、分子状酸素を供給せずに行った以外は実施例1と同様にして実施した。分子状酸素を添加しない条件ではカプロラクトンは生成しなかった(シクロヘキサン転化率:0%、カプロラクトン収率:0%)。つまり、本発明においては、分子状酸素が必須である。
[Comparative Example 3]
Comparative Example 3 was carried out in the same manner as in Example 1, except that molecular oxygen was not supplied. No caprolactone was produced under the condition that molecular oxygen was not added (cyclohexane conversion: 0%, caprolactone yield: 0%). In other words, molecular oxygen is essential in the present invention.

本発明は、例えば、ケトンのBV酸化反応に高活性を示す固体触媒系により、ハロゲン系溶媒や純酸素の供給を必要とせずにエステルを得ることができるため、エステルの製造方法として好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable as a method for producing an ester because, for example, an ester can be obtained by using a solid catalyst system that exhibits high activity in the BV oxidation reaction of ketones without the need to supply a halogen-based solvent or pure oxygen. .

Claims (10)

金及び/又はセリウムを含む不均一系触媒により、ケトン、分子状酸素及び共酸化剤を反応させる工程を含み、前記不均一系触媒がセリウム複合化金ナノ粒子触媒であり、前記金がナノ粒子状であり、前記ナノ粒子状の金が液相還元法で調製されるエステルの製造方法。 A step of reacting a ketone, molecular oxygen and a co-oxidant with a heterogeneous catalyst containing gold and/or cerium, wherein the heterogeneous catalyst is a cerium-complexed gold nanoparticle catalyst, and the gold is a nanoparticle. and wherein said nanoparticulate gold is prepared by a liquid phase reduction method . 前記共酸化剤がアルデヒドである請求項1に記載のエステルの製造方法。 2. The method for producing an ester according to claim 1 , wherein said co-oxidizing agent is an aldehyde. 前記工程において、分子状酸素を含む原料を供給する際の該原料中の分子状酸素の濃度が0体積%より大きく25体積%以下である請求項1又は2に記載のエステルの製造方法。 3. The method for producing an ester according to claim 1 or 2 , wherein the raw material containing molecular oxygen has a molecular oxygen concentration of more than 0% by volume and 25% by volume or less when the raw material containing molecular oxygen is supplied in the step. 前記ケトンが分子内に環状構造を有する環状ケトンである請求項1~のいずれか一項に記載のエステルの製造方法。 The method for producing an ester according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ketone is a cyclic ketone having a cyclic structure in its molecule. 前記ケトンがシクロヘキサノンである請求項1~のいずれか一項に記載のエステルの製造方法。 The method for producing an ester according to any one of claims 1 to 4 , wherein the ketone is cyclohexanone. 前記工程において、反応温度でケトン及び共酸化剤を混和させる機能を有する反応溶媒を使用する請求項1~のいずれか一項に記載のエステルの製造方法。 6. The method for producing an ester according to any one of claims 1 to 5, wherein in said step, a reaction solvent having a function of mixing the ketone and the co-oxidant at the reaction temperature is used. 前記工程における反応溶媒が非ハロゲン系溶媒である請求項1~のいずれか一項に記載のエステルの製造方法。 The method for producing an ester according to any one of claims 1 to 6 , wherein the reaction solvent in said step is a non-halogen solvent. 請求項1~のいずれか一項に記載のエステルの製造方法に用いる触媒の製造方法であって、
セリウム触媒に金含有化合物を析出沈殿法により担持させる工程と、
前記担持させた金含有化合物を還元して金及びセリウムを含む触媒を得る工程と、
を含む触媒の製造方法。
A method for producing a catalyst used in the method for producing an ester according to any one of claims 1 to 7 ,
A step of supporting a gold-containing compound on a cerium catalyst by a deposition precipitation method;
a step of reducing the supported gold-containing compound to obtain a catalyst containing gold and cerium;
A method for producing a catalyst comprising
前記還元が液相還元である請求項に記載の触媒の製造方法。 9. The method for producing a catalyst according to claim 8 , wherein the reduction is liquid phase reduction. 前記還元により金含有化合物をナノ粒子状の金とする請求項又はに記載の触媒の製造方法。 10. The method for producing a catalyst according to claim 8 or 9 , wherein the gold-containing compound is converted into gold nanoparticles by the reduction.
JP2018191891A 2018-10-10 2018-10-10 Ester manufacturing method Active JP7236241B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018191891A JP7236241B2 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Ester manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018191891A JP7236241B2 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Ester manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020058981A JP2020058981A (en) 2020-04-16
JP7236241B2 true JP7236241B2 (en) 2023-03-09

Family

ID=70219264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018191891A Active JP7236241B2 (en) 2018-10-10 2018-10-10 Ester manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7236241B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002145823A (en) 2000-11-07 2002-05-22 Mitsubishi Gas Chem Co Inc METHOD FOR SIMULTANEOUSLY PRODUCING P-ETHYLBENZOIC ACID AND epsi-CAPROLACTONE
JP2011032241A (en) 2009-08-04 2011-02-17 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Method for producing aromatic group-substituted aliphatic ketone compound

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52100402A (en) * 1976-02-20 1977-08-23 Mitsubishi Chem Ind Ltd Simultaneous production of epsilon-caprolactone and carboxylic acid
JPH06345755A (en) * 1993-06-11 1994-12-20 Mitsui Petrochem Ind Ltd Production of epsilon-caprolactones
JPH07267899A (en) * 1994-03-29 1995-10-17 Arakawa Chem Ind Co Ltd Production of lactones and production of esters
JPH11158172A (en) * 1997-12-03 1999-06-15 Daicel Chem Ind Ltd Epsilon-caprolactone and its production, polycaprolactone obtained therefrom and its production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002145823A (en) 2000-11-07 2002-05-22 Mitsubishi Gas Chem Co Inc METHOD FOR SIMULTANEOUSLY PRODUCING P-ETHYLBENZOIC ACID AND epsi-CAPROLACTONE
JP2011032241A (en) 2009-08-04 2011-02-17 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Method for producing aromatic group-substituted aliphatic ketone compound

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU, Gui et al.,Aerobic Baeyer-Villiger oxidation of ketones over mesoporous Mn-Ce and Mn-Co composite oxides in the presence of benzaldehyde: The effect of valence state,Mol. Catal.,NL,Elsevier B.V.,2018年08月20日,Vol. 458,pp. 9-18,DOI: 10.1016/j.mcat.2018.07.022

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020058981A (en) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8410315B2 (en) Method for producing olefinically unsaturated carbonyl compounds by oxidative dehydrogenation of alcohols
WO2000053314A1 (en) Catalyst for ester production and process for producing ester
US7973184B2 (en) Method for producing propylene oxide
US8536374B2 (en) Method for preparation of dicarboxylic acids from saturated hydrocarbons or cycloaliphatic hydrocarbons by catalytic oxidation
TWI476047B (en) Preparation of pyruvate
TW509589B (en) Process for the preparation of high activity carbon monoxide hydrogenation catalysts; the catalyst compositions, and their use
WO2000048972A1 (en) Oxidation method
EP2130583A1 (en) Method for producing carbonyl compound
CH617170A5 (en)
JP5577226B2 (en) Process for producing alkenes by deoxygenation of epoxy compounds
JP2011032241A (en) Method for producing aromatic group-substituted aliphatic ketone compound
JP7236241B2 (en) Ester manufacturing method
JP2006504781A (en) Method for producing carboxylic acid
EP3310749B1 (en) Use of molybdenum and vanadium mixed oxides as catalysts for the oxidation of unsaturated alcohols into unsaturated carboxylic acids
EP2305628B1 (en) Allylic Oxidation Method for the Preparation of Fragrances using Metal-Organic Compounds and Gold Catalysts
CN108144612B (en) Cobalt-based catalyst for synthesizing carboxylic ester by one-pot method and preparation and application thereof
JP3795076B2 (en) Preparation of heterocyclic aldehydes
JP2008189588A (en) Method for producing cycloalkanol and/or cycloalkanone
JP6150294B2 (en) Process for producing aliphatic dicarboxylic acid compound
US11572330B2 (en) Method for oxidation of cycloalkanes
JP2003192632A (en) Method for producing mixture of unsaturated carboxylic acid ester with unsaturated carboxylic acid
JP2009184950A (en) Method for producing aliphatic dicarboxylic acid compound
JP2011173829A (en) Method for producing alkene by deoxygenation of epoxy compound
JPH06157416A (en) Production of glyoxylic acid ester
CN117362162A (en) Preparation method of carbonyl compound

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220426

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7236241

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150