JPH0365329B2 - - Google Patents

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JPH0365329B2
JPH0365329B2 JP58040405A JP4040583A JPH0365329B2 JP H0365329 B2 JPH0365329 B2 JP H0365329B2 JP 58040405 A JP58040405 A JP 58040405A JP 4040583 A JP4040583 A JP 4040583A JP H0365329 B2 JPH0365329 B2 JP H0365329B2
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cyclohexanone
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cycloalkyl
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acid
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシクロアルカンを分子状酸素によつて
酸化してシクロアルキルヒドロペルオキシドとな
し、そのシクロアルキルヒドロペルオキシドを分
解してシクロアルカノンおよび/またはシクロア
ルカノールを含む混合物となす方法に関する。
シクロアルカンの分子状酸素による酸化反応は
一般には自動酸化反応に属し、シクロアルカンと
分子状酸素からシクロアルキルヒドロペルオキシ
ドが生成する段階と、このシクロアルキルヒドロ
ペルオキシドが分解してシクロアルカノンおよび
シクロアルカノールを生成する段階とからなる。
前段反応は比較的収率よく進行する反応である
が、後段反応は系内に存在する触媒によりシクロ
アルキルヒドロペルオキシドの分解効率が大いに
異なる。
従来シクロアルキルヒドロペルオキシドの分解
は金属塩の存在下で行なわれている。例えば工業
化学雑誌、73,2056(1970)には酸化コバルトな
どによるシクロヘキシルヒドロペルオキシドの分
解が報告されているが必ずしも満足すべきもので
はない。即ち、充分に速い分解速度を得るために
数千ppmと高い濃度の触媒を用いている。
さらに工業化学雑誌,73,2388(1970)にはナ
フテン酸コバルトなどによるシクロヘキシルヒド
ロペルオキシドの分解が報告されている。しかし
触媒濃度が10ppmと高いにもかかわらず160℃と
いう高い分解温度を必要としている。
また特開昭56−115729にはコバルトなどのビス
(ピリジルイミノ)イソインドリン錯体によるシ
クロヘキシルヒドロペルオキシドの分解が報告さ
れている。しかしこの方法ではシクロヘキサノン
とシクロヘキサノールの比が約0.2と小さく、シ
クロヘキサノンの選択率が低い。工業的にはシク
ロヘキサノンとシクロヘキサノールとの混合物は
主に、ε−カプロラクタムとアジピン酸の原料と
して用いられている。ε−カプロラクタムの製造
に用いる場合にはシクロヘキサノンが必要であ
り、シクロヘキサノールは脱水素してシクロヘキ
サノンに変換する工程を必要としている。したが
つてシクロヘキサノンの生成割合が高い方が有利
である。またアジピン酸の製造に用いる場合に
は、特開昭50−137953によればシクロヘキサノン
とシクロヘキサノールの比が0.67のときアジピン
酸の収率が最高であり、シクロヘキサノンの生成
割合がより高いことが望ましい。このようにシク
ロヘキシルヒドロペルオキシドの分解ではシクロ
ヘキサノンの生成割合がより高い方が望まれてい
る。
本発明者はシクロアルキルヒドロペルオキシド
を分解してシクロアルカノールを製造する方法に
おいて、シクロアルキルヒドロペルオキシドの分
解速度が大きく、シクロアルカノンおよびシクロ
アルカノールの収率、とりわけシクロアルカノン
の生成割合の高い方法について鋭意検討した結
果、本発明に達した。
すなわち本発明はシクロアルカンを分子状酸素
によつて酸化して一般式(1) (式中、mは4m11の整数を示す) で表わされるシクロアルキルヒドロペルオキシド
となし、そのシクロアルキルヒドロペルオキシド
を分解してシクロアルカノンおよび/またはシク
ロアルカノールを含む混合物となす方法であつ
て、一般式(2) MXo (2) (式中、MはCo,Mn,CrまたはFe;Xは陰
イオン性配位子;nは2または3を示す) で表わされる金属塩の少なくとも一つと一般式(3) (式中、R1,R2,R3,R4はそれぞれ独立に水
素または低級アルキル基を示す) で表わされる化合物の少なくとも一つからなる触
媒組成物および/または一般式(4) (式中、MはCo,Mn,CrまたはFe;Xは陰
イオン性配位子;R1,R2,R3,R4はそれぞれ独
立に水素または低級アルキル基;pは1または
2;qは0,1または2を示す) で表わされる金属錯体の少くとも一つからなる触
媒組成物の存在下で、シクロアルカンの分子状酸
素による酸化、および/またはシクロアルキルヒ
ドロペルオキシドの分解を行なうことを特徴とす
るシクロアルカノンおよび/またはシクロアルカ
ノールを含む混合物を製造する方法である。
本発明の方法によつて、従来の方法にくらべて
生じる利点は、例えばナフテン酸コバルトにくら
べてシクロアルキルヒドロペルオキシドの転化率
が高く、シクロアルカノンおよびシクロアルカノ
ールの収率が高い。
またコバルトのビス(ピリジルイミノ)イソイ
ンドリン錯体にくらべてシクロアルカノンの生成
比が大きい。
本発明の方法で用いるシクロアルカンは5〜12
個の炭素原子を含むシクロアルカンであり、シク
ロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、
シクロデカンなどがあるが、工業的にはシクロヘ
キサンが特に重要である。
シクロペルオキシド(1)は前記のシクロアルカン
を分子状酸素によつて酸化したものであり、例示
したシクロアルカンに対応してシクロペンチルヒ
ドロペルオキシド、シクロヘキシルヒドロペルオ
キシド、シクロオクチルヒドロペルオキシド、シ
クロドデシルヒドロペルオキシドが例として挙げ
られる。
金属化合物(2)において金属MはCo,Mn,Crま
たはFeであり好ましくはCoである。
陰イオン性配位子Xは有機酸基、無機酸基、水
酸基、および酸素の中から選ばれる。有機酸とし
てはカルボン酸、スルホン酸、有機リン酸などが
ある。カルボン酸としては酢酸、プロピオン酸、
2−エチルヘキサン酸、オクチル酸、ナフテン酸
などがあり、有機スルホン酸としてはp−トルエ
ンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸など
があり、有機リン酸としてはモノトリデシルリン
酸などがある。無機酸としては硫酸、硝酸などが
ある。
金属化合物(2)の例としては酢酸、2−エチルヘ
キサン酸、ナフテン酸、p−トルエンスルホン
酸、モノトリデシルリン酸、硫酸の各々Co塩、
Mn塩、Cr塩およびFe塩、Co,Mn,CrおよびFe
の水酸化物、Co,Mn,CrおよびFeの酸化物が
ある。好ましくはカルボン酸のCo塩であり、特
に好ましくは2−エチルヘキサン酸Co、オクチ
ル酸Co、およびナフテン酸Coである。
イソインドリン類(3)は1,3−ビス(2−チア
ゾリルイミノ)イソインドリン(以下、BTIHと
略記する)とその誘導体である。
低級アルキル基とは1〜6個の炭素原子を含む
アルキル基を意味し、メチル基、エチル基、ヘキ
シル基、t−ブチル基などである。
イソインドリン類(3)の例としては1,3−ビス
(2−チアゾリルイミノ)イソインドリン、1,
3−ビス(4−メチル−2−チアゾリルイミノ)
イソインドリン(以下、4MeBTIHと略記す
る。)、1,3−ビス(5−メチル−2−チアゾリ
ルイミノ)イソインドリン(以下、5MeBTIHと
略記する。)などがある。
本発明の方法で用いられる触媒組成物は前述の
ごとく、金属化合物(2)とイソインドリン類(3)との
混合物であるが、金属錯体(4)でもよい。
金属錯体(4)においてM,X,R1,R2,R3およ
びR4は前述のとおりであり、金属錯体(4)の例と
してはBTIHのコバルト誘導体であるCo(BTI)2
およびCo(4MeBTI)2、Co(5MeBTI)2、Co
(BTI)OCOCH3などがある。
金属化合物(2)とイソインドリン類(3)との混合物
は反応系内において金属錯体4の類似物を形成す
ると推定でき、2つの触媒組成物は本質的には同
一のものである。
本発明はシクロアルカンの酸化とシクロアルキ
ルヒドロペルオキシドの分解とが別々に行なわれ
る場合でもあるいは同時に行なわれる場合でも共
に適用できる。
シクロアルキルヒドロペルオキシドの分解は通
常、適当な溶媒を用いた溶液中で行なわれる。溶
媒としてはヘキサン、オクタンのようなアルカ
ン、シクロペンタン、シクロヘキサンのようなシ
クロアルカン、ベンゼンのような芳香族炭化水素
などが適当であるが、特に好ましくはシクロアル
キルヒドロペルオキシド(1)に対応するシクロアル
カンである。
このような溶液は、単離したシクロアルキルヒ
ドロペルオキシドを溶媒に溶かしてもよいが、シ
クロアルカンの酸化反応液をそのまま用いるか、
適当な濃度に希釈または濃縮したものを用いるの
が好ましい。
本発明の方法法で用いるシクロアルキルヒドロ
ペルオキシドの濃度は0.1〜10重量%、好ましく
は0.5〜5重量%である。
本発明の方法で用いる金属化合物(2)の使用量は
全混合物に対して金属として0.1〜100ppm、好ま
しくは0.3〜5ppmである。0.1ppm以下では効果
が十分でなく、100ppm以上では効果が殆んど変
らない。イソインドリン類(3)の使用量は金属化合
物(2)に対してモル比として0.1〜100、好ましくは
1〜10である。0.1以下では効果が小さく、100以
上では効果が殆んどかわらない。
金属化合物(2)およびイソインドリン類(3)は反応
液に別々に添加してもよく、また予め混合してか
ら添加してもよい。
金属錯体(4)を用いる場合にその使用量は全混合
物に対して金属として0.1〜100ppm、好ましくは
0.3〜5ppmである。0.1ppm以下では効果が小さ
く、100ppm以上では効果がほとんど変わらない。
本発明の方法で用いる金属化合物(2)、イソイン
ドリン類(3)および金属錯体4はそのまま添加して
もよいが、炭化水素、アルコール、ケトンなどを
溶媒とする溶液として添加することもできる。
本発明の方法は分子状酸素の存在下または不存
在下で行なうことができる。分子状酸素が存在す
ると、シクロアルキルヒドロペルオキシドの分解
を妨げることなく、生成物であるシクロアルカノ
ンおよびシクロアルカノールの収率が増加し得る
ので、分子状酸素の存在は好ましい。
酸素は一般に窒素またはアルゴンのような不活
性ガスとの混合合物として用いられ、例として空
気、酸素を加えた空気、あるいは窒素を加えた空
気があるが、前処理しないそのままの空気そのも
のの使用が便利である。
本発明の方法で用いる反応温度は80〜200℃が
よいが、特に100〜160℃が好ましい。反応時間は
1〜120分、反応圧力は2〜20Kg/cm2Gの範囲で
ある。
本発明の製造方法をより具体的に詳述するため
に以下に実施例を挙げて説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。なお、説明の中
で用いる転化率、選択率および生成比は次式を用
いて計算した値である。
転化率、%=消失したシクロヘキシルヒドロ
ペルオキシド/仕込んだシクロヘキシルヒドロペルオキ
シド×100 選択率、%=生成したシクロヘキサノン+生
成したシクロヘキサノール/消失したシクロヘキシルヒ
ドロペルオキシド×100 シクロヘキサノンとシクロヘキサノールの生
成比=生成したシクロヘキサノン/生成したシクロヘキ
サノール 実施例 1 ガラス製オートクレーブにシクロヘキシルヒド
ロペルオキシド0.5重量部、シクロヘキサン50重
量部、ナフテン酸コバルトをコバルトとして
0.00005重量部およびBTIH0.0003重量部を仕込
む。次いでオートクレーブ内の気相部を窒素置換
した後、撹拌しながら140℃で20分間分解反応を
行なつた。反応後、オートクレーブから反応液を
取出し、この反応液をガスクロマトグラフイーお
よびヨードメトリーにより分析した。その結果は
シクロヘキシルヒドロペルオキシドの転化率99
%、シクロヘキサノンとシクロヘキサノールの選
択率130%、シクロヘキサノンとシクロヘキサノ
ールの生成比0.34であつた。
比較例 1 実施例1の方法においてBTIHを添加すること
なく、他は全く同様に操作を行なつたところシク
ロヘキシルヒドロペルオキシドの転化率は40%、
シクロヘキサノンとシクロヘキサノールの選択率
は115%、シクロヘキサノンとシクロヘキサノー
ルの生成比は0.50であつた。
比較例 2 実施例1の方法においてBTIHの代わりに1,
3−ビス(2−ピリジルイミノ)イソインドリン
0.0003重量部を仕込んだ他は全く同様に操作を行
なつたところシクロヘキシルヒドロペルオキシド
の転化率は99%、シクロヘキサノンとシクロヘキ
サノールの選択率は128%、シクロヘキサノンと
シクロヘキサノールの生成比は0.23であつた。
実施例 2 内容積500mlのガラス製オートクレーブにシク
ロヘキサンの液相空気酸化により得られたシクロ
ヘキシルヒドロペルオキシド0.5重量部、シクロ
ヘキサノンおよびシクロヘキサノールの合計2重
量部を含むシクロヘキサン酸化反応液50重量部、
Co(BTI)OCOCH30.0004重量部を仕込む。次い
でオートクレーブを気相部が空気雰囲気のまま密
閉した後、撹拌しながら140℃で60分間分解反応
を行なつた。反応後反応液をオートクレーブから
取出し、この反応液を実施例1と同様に分析し
た。結果は、シクロヘキシルヒドロペルオキシド
の転化率は99%、シクロヘキサノンとシクロヘキ
サノールの選択率は220%であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シクロアルカンを分子状酸素によつて酸化し
    て一般式(1) (式中、mは4m11の整数を示す) で表わされるシクロアルキルヒドロペルオキシド
    となし、そのシクロアルキルヒドロペルオキシド
    を分解してシクロアルカノンおよび/またはシク
    ロアルカノールを含む混合物となす方法であつ
    て、一般式(2) MXo (2) (式中、MはCo,Mn,CrまたはFe;Xは陰
    イオン性配位子;nは2または3を示す) で表わされる金属化合物の少なくとも一つと一般
    式(3) (式中、R1,R2,R3,R4はそれぞれ独立に水
    素または低級アルキル基を示す) で表わされるイソインドリン類の少なくとも一つ
    からなる触媒組成物および/または一般式(4) (式中、MはCo,Mn,CrまたはFe;Xは陰
    イオン性配位子;R1,R2,R3,R4はそれぞれ独
    立に水素または低級アルキル基;pは1または
    2;qは0,1または2を示す) で表わされる金属錯体の少くとも一つからなる触
    媒組成物の存在下で、シクロアルカンの分子状酸
    素による酸化、および/またはシクロアルキルヒ
    ドロペルオキシドの分解を行なうことを特徴とす
    るシクロアルカノンおよび/またはシクロアルカ
    ノールを含む混合物を製造する方法。
JP58040405A 1983-03-10 1983-03-10 ヒドロペルオキシドの分解によるケトンおよびアルコ−ルの製造方法 Granted JPS59164737A (ja)

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