JPH04224536A - ケトン及び/又はアルコールの製造法 - Google Patents

ケトン及び/又はアルコールの製造法

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JPH04224536A
JPH04224536A JP3079758A JP7975891A JPH04224536A JP H04224536 A JPH04224536 A JP H04224536A JP 3079758 A JP3079758 A JP 3079758A JP 7975891 A JP7975891 A JP 7975891A JP H04224536 A JPH04224536 A JP H04224536A
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metal
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catalyst
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Henricus Anna Christiaan Baur
ヘンリクス アンナ クリスチァン バウア
Ubaldus Franciscus Kragten
ウバルドゥス フランシスクス クラグテン
Wilhelmus Petrus Wolvers
ヴィルヘルムス ペトルス ヴォルファース
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Stamicarbon BV
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも13個の炭
素原子をもつ環状炭化水素を酸素で酸化してヒドロペル
オキシドを形成させ、次いで、有機金属複合体の存在下
で、形成されたヒドロペルオキシドを分解させることに
よる、ケトン及び/又はアルコールを製造する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】Liebigs Ann. Chem.
 757;第109−120頁、(1972)において
、クロッフとクナック(Kropf, Knaack)
は、触媒としてのCu−フタロシアニンによりフェニル
シクロヘプタン(13個の炭素原子をもつ環式炭化水素
)を自動酸化して、相応のペルオキシドに変換すること
いう研究を記載している。環式ケトンの製造について幾
らかの言及がなされているが、この刊行物は実質的には
ヒドロペルオキシドの製造のみを目的としている。反応
の選択性に関する情報は欠如している。
【0003】西独国特許第1940051号明細書には
、アントラセン又はフルオレン等の縮合環系を有する芳
香族炭化水素を酸化して、相応の酸化生成物(アトラキ
ノンのような)を形成させることを記載している。この
方法では、使用されている触媒は、重金属の塩である。 中間体のヒドロペルオキシドのターゲット配向的形成に
ついては、何ら記載がされていない。
【0004】少なくとも13個の炭素原子をもつ環式炭
化水素を酸化してケトン及び/又はアルコールを選択的
に製造するために、ヒドロペルオキシドの形成とその分
野が別個のプロセスの工程として実施される場合には、
よりすぐれた結果が得られることが見い出された。こう
して、ヒドロペルオキシドの最適な製造は、この相応の
ケトン及び/又アルコールへの最適な変換と関連させる
ことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】有機金属複合体が文献
に記載されている方法で使用される限りにおいて、この
複合体は可溶性の形態で使用されており、即ち、この複
合体は均一に溶解した状態で酸化液体中に存在している
。この結果、この複合体は反応混合物から別個に、例え
ば蒸留により、必然的に分離されなければならない。 この熱効果のため、熱的に敏感な複合体は(その一部は
)失われ得るという事実に加えて、この複合体は工程に
おいて再び使用しうるためには、蒸留生成物から回収さ
れなければならない。
【0006】
【発明を解決するための手段】そのため、上述の及びそ
の他の既知の方法の不都合が満足される方法が必要であ
る。この必要性は、ヒドロペルオキシドの分解が担体上
に固定されたフタロシアニン及び/又はポルフィリン金
属複合体の存在下で実施されるという本発明に従って、
満足される。
【0007】担体上に固定されているため、触媒は反応
相から容易に分離することができ、かつ、この触媒は、
ケトン及び/又はアルコールへの良好な選択性とともに
、良好で、持続した、かつ安定な活性をあわせ有する。
【0008】本発明による方法のために使用しうる出発
物質は、少なくとも13個の炭素原子をもつ、すべての
置換又は非置換の環式炭化水素である。かかる化合物の
酸化は、第二級及び場合によっては第一級の炭素原子を
有する炭化水素の第二級炭素原子上でヒドロペルオキシ
ドが形成されるものである。(第二級及び第一級炭素原
子に加えて)第三級炭素原子が酸化されるべき化合物中
に存在する場合には、ヒドロペルオキシドは第三級炭素
原子上で形成される。第二級ヒドロペルオキシドの場合
には、このヒドロペルオキシド分解の途中において変換
されて、ケトン及び/又はアルコールを形成し;第三級
ヒドロペルオキシドの場合には、アルコールへの変換が
起こる。
【0009】バイルシュタイン(Beilstein)
(V−巻)では、非常に多数の環式炭化水素が本発明に
とって好適なものとして与えられる。以下の非限定的な
一覧表のほかに、それらについて言及される。
【0010】本発明によればケトン及び/又はアルコー
ルに転換されうる環式炭化水素は、少なくとも13個の
炭素原子を有する。これらは、好ましくは、13〜40
個の炭素原子、特に13〜30個を有する。使用しうる
環式炭化水素の例は次のとおりである:
【0011】
【化1】
【0012】
【化2】
【0013】
【化3】
【0014】
【化4】
【0015】
【化5】
【0016】
【化6】
【0017】R1 及び/又はR2 は、環への1又は
複数の置換基を表わしうる。
【0018】かかる化合物の例は、次のものである:A
群に対して:ジフェニルメタン ジフェニルエタン 2−エチル−1,1′−ビフェニル 3−エチル−1,1′−ビフェニル 2−イソプロピル−1,1′−ビフェニルB群に対して
:フェニルシクロドデカンフェニルシクロヘプタン 2−メチル−1−シクロヘキシルベンゼン3−メチル−
1−シクロヘキシルベンゼン4−tert.ブチル−1
−シクロヘプチルベンゼンC群に対して:2−イソプロ
ピルナフタレン1−イソブチルナフタレン 2−イソブチルナフタレン 1−エチル−4−メチルナフタレン D群に対して:フルオレン g−メチルフルオレン 9,10−ジヒドロフェナントレン 1−メチルフルオレン 1,8−ジメチルフルオレン E群に対して:1,2,3,4−テトラヒドロ−6−フ
ェニル−ナフタレン F群に対して:1,2−ジシクロヘキシル−エタン1,
1−ジシクロヘキシル−メタン 本発明による方法で使用しうるフタロシアニンとポルフ
ィリン金属複合体、それ自体は公知である。これに関し
て、以下の文献を記載することができる:J.Mana
ssen、Cat.Rev.Sci.(英語)、9(2
)223−43(1974)。この複合体の製造は、B
.BerezinのCoordination Com
pounds of Porphyrins and 
Phthalocyanines,Wiley N.Y
.1981に記載されている。上記複合体のための出発
物質は、置換されていてもよいポルフィリン又はフタロ
シアニンである。これらの化合物の構造式は次のとおり
である:
【0019】
【化7】
【0020】フタロシアニンは1〜16位において、ポ
ルフィリンは1,4,6,9,11,14,16及び1
9位を除く、1〜20位で置換しうる。置換基は:a.
  H,F,Cl,Br及びI, b.  非置換、置換又は機能化されたアルキル基、c
.  非置換、置換又は機能化されたアルケニル基、d
.  非置換、置換又は機能化されたフェニル基、e.
  アミン、スルホン酸、カルボン酸、アルデヒド及び
その誘導体。
【0021】ポルフィリンの複合体形成は、例えば、ポ
ルフィリンをDMF(ジメチルホルムアミド)に加え、
還流下に、取り込まれる金属を金属塩化物として添加す
ることにより実施しうる。フタロシアニンは、フタロニ
トリル、フタルイミド及び無水フタル酸のような分子骨
格から出発して合成しうる。使用しうる金属源は、金属
塩化物である。或る場合には、窒素供与体として尿素が
、触媒としてモリブデン酸アンモニウムが使用される。
【0022】この方法を適用するのに最も適した金属は
、Co、Mn、Cr、Fe及び/又はVであるが、しか
し原則的には、上記生成物と有機金属複合体を形成しう
る任意の遷移金属も可能であろう。
【0023】上記金属の混合物も使用しうる。
【0024】本発明によれば、有機金属複合体は担体上
に結合(固定)される。担体は、複合体と結合させるの
に使用しうるいかなる物質でもよい。この関連で、イオ
ン性、配位性ならびに共有結合が考えられる。有効な結
合を得るためには、有機金属複合体の置換基は、かかる
結合の生成を可能とするようなものでなければならない
。これは、例えば、1又は複数のスルホン酸、アミノ又
はカルボン酸基又はそれらを組みあわせたものを含有す
る複合体を使用することにより得ることができる。
【0025】使用される担体は、無機並びに有機の重合
性のものであり得る。担体は、また、有機金属複合体を
固定しうる1又は複数の基をもたなければならない。担
体が充足しなければならない必要性は、担体が許容しう
る程度の負荷を得るのに十分な反応性の基を有しなけれ
ばならないということである。例えば、適当な反応性の
基は、COOH、NHR、OH、SO3H、Cl、Br
、Iであるが、しかしフェニル及び関連の基でもよい。 さらに、均質は反応流中に存在する成分の1つに溶解し
てはならず、生ずる反応に不活性でなければならず、さ
らに、これは機械的に安定でなければならない。
【0026】担体としては、アルミナ、TiO2 、S
iO2 のような無機担体、又は、ポリスチレン、エチ
レンビニルアセテート共重合体、酸又は無水物で修飾さ
れたポリエチレンのような有機担体が適当である。
【0027】担体物質として、例えば、シリカが使用さ
れるときは、結合は、例えば、ハロゲン(化合物)を含
有する1又は複数の置換基をもつフタロシアニン又はポ
ルフィリンから出発することにより、実現されうる。出
発物質は、ピリジン中で、シリカとともにしばらくの間
加熱される。固体を、続いて、濾別し、洗浄し、かつ乾
燥させる。
【0028】例えば、担体物質としてポリスチレンが使
用されるときには、結合は、例えば、COOH基を含有
し、1又は複数の置換基をもつフタロシアニン又はポル
フィリンから出発することにて形成しうる。フリーデル
−クラフツ反応を利用して、これをポリスチレンに結合
させることができる。
【0029】本発明の方法において、液相における環式
炭化水素の酸化は、70〜200℃において30分から
24時間かけて、例えば、空気、純粋な酸素、又は、酸
素と不活性ガスの混合物により実施される。この方法に
おいて、中間体のヒドロペルオキシドの最大収率を得る
には、1〜30%の炭化水素が変換される。この酸化工
程における圧力は重要ではないが、実用上の理由から、
一般には1〜50バールの間にある。反応は環式炭化水
素自体の中で、又は、溶媒を使用することにより実施さ
れ得る。使用される溶媒は、例えば、ベンゼン又はトル
エンとしうる。環式炭化水素の酸化は遷移金属化合物の
ように、生成したヒドロペルオキシドの分解を促進する
物質の不存在下で好適には実施され、このため、この酸
化工程において、不活性の内壁、例えば皮膜で保護した
スチール、アルミニウム、ガラス、エナメル及び類似の
物質から成る内壁をもつリアクターを使用するのが一層
好ましい。しかし、酸化触媒の使用が望ましい場合には
、遷移金属の量は、好ましくは、例えば1〜10ppm
が程度の極めて少量にすべきである。使用される酸化触
媒は、例えば、コバルト、クロム、マンガン、鉄、ニッ
ケル、銅の化合物、またはこれらの混合物から成る。 記述された有機金属複合体も適当である。酸化混合物中
のヒドロペルオキシドの分解は、フタロシアニン及び/
又はポルフィリンに基づく固定された金属複合体により
実施される。分解触媒は種々の方法で使用することがで
きる。担体上で利用されるとき、スラリーリアクター、
並びに、例えば、充填床が、ヒドロペルオキシドの変換
を実施させるために使用しうる。分解時に放出される反
応熱は十分に捕集され、かつ適当な反応熱のコントロー
ルを保証するために搬送除去されなければならない。こ
のことは、スラリーリアクターが使用されるときは特に
良好になし得る。それゆえ、分解時における所望の温度
は、例えば、奪った熱の少なくとも一部を還流すること
により維持しうる。蒸発した生成物の再還流、これは所
望の生成物の収率にやや好ましい効果をもつが、これは
必要ではない。
【0030】使用される複合体の量は、酸化混合物に基
づいて、例えば、1〜250ppmの金属である。好ま
しくは、5〜150ppmの金属が使用される。分解時
の温度は一般には25〜150℃の範囲内である。分解
時に選択された圧力は、通常、酸化時よりも僅かに低い
。分解は、酸素の存在下で実施される。これは、ケトン
及び/又はアルコールの収率を改善する。反応混合物の
必要な滞留時間は、いずれかの分解されていないペルオ
キシドを分析することにより、容易に決定しうる。一般
には5〜300分の滞留時間が適当であり、好ましくは
、滞留時間は10〜120分から選ばれるであろう。
【0031】酸化混合物中のヒドロペルオキシドの分解
の前に、所望ならば、酸化中に形成された酸を除去し、
及び/又は中和して、水相のpHを8〜13とするため
に、水で、又は、アルカリ金属水酸化物の水溶液又は炭
酸アルカリ金属溶液で酸化混合物を処理することができ
る。未変換の環式炭化水素は、例えば、蒸留又はフラッ
シュ蒸発工程を適用することにより、酸化混合物から(
部分的に)除去しうる。
【0032】分解して得られた反応性混合物は、水で洗
った後、所望ならば、有機相を蒸留処理にかけ、環式炭
化水素(これは再還流する)及びケトン及び/又はアル
コールを回収することにより、その後の処理を行い得る
【0033】本発明は、さらに、以下の実施により説明
される。
【0034】実施例I DMF(ジメチルホルムアミド)35mlに、ジシクロ
ヘキシルカルボジイミド5ミリモルを室温で添加した。 続いてCo−テトラスルホン酸フタロシアニン0.5ミ
リモルを添加した。この混合物を室温で1時間撹拌した
。その後、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(B
ET表面積=390m2/g;粒子径0.5〜1ミリ;
N(窒素含量)=2.4%(重量);C(炭素含量)=
6.5%(重量))の1gを加えた。この混合物を室温
で24時間撹拌し、濾過し、エタノールとジクロロメタ
ンで洗い、60℃で乾燥した。コバルト含量は0.56
%(重量)であった。
【0035】実施例II 結合される化合物として、Fe及びV−テトラスルホン
酸フタロシアニンを用いて、実施例Iを繰り返した。生
成物の金属含量は、鉄は0.38%(重量)、及びバナ
ジウムは0.42%(重量)であった。
【0036】実施例III DMSO(ジメチルスルホキシド)200mlに、Ti
−テトラアミンフタロシアニン2.0gを溶解させた。 この溶液に、2−(4−スルホニルフェニル)エチルト
リメトキシシラン(BET=540m2;0.5−1m
m;C=14.8%(重量);S(イオウ含量)=4.
3%(重量))で改質したシリカ1.5gを添加した。
【0037】1日撹拌した後、負荷したシリカを濾別し
、DMSO及びアセトンで洗った。シリカに対するチタ
ンの重量パーセントは0.37%であった。
【0038】実施例IV 結合される化合物として、Fe及びCo−テトラアミン
フタロシアニンを用いて、実施例IIIを繰り返した。 鉄とコバルトの含量は、それぞれ、0.36及び0.2
5%(重量)であった。
【0039】実施例V ピリジン中のコバルトテトラブロモフタロシアニンの溶
液に、シリカ(直径3ミリの粒子及び60m2/gのB
ET表面積)10gを加えた。懸濁液を70℃で6時間
撹拌した。冷却後、懸濁液を濾過し、メタノールとクロ
ロホルムで洗い、乾燥させた。反応生成物の金属含量を
分析した(0.05%(重量))。
【0040】実施例VI 結合される化合物として、Co−モノクロロフタロシア
ニン(金属含量0.08%(重量))を用いて実施例V
を繰り返した。
【0041】実施例VII 結合される化合物として、(4(3−ブロモ−1−プロ
ポキシ)フェニル)、10,15,20−トリトリルポ
ルフィリンを用いて実施例Vを繰り返した。
【0042】結合後、DMF方を使用して、Cr,Co
,V,Mn及びFe金属が組み込まれた。これらの生成
物のすべてについて、その金属含量を分析した。
【0043】     Cr:0.09%(重量)        M
n:0.06%(重量)    Co:0.05%(重
量)        Fe:0.06%(重量)   
 V  :0.04%(重量) 実施例VIII フルオレン中に3%(重量)の9−ヒドロペルオキシフ
ルオレン、1%(重量)のフルオレノール及び1%(重
量)のフルオレノンを含有するフルオレン酸化混合物2
0gをベンゼン200gに溶解させ、これに金属濃度が
50ppmとなるようにして、実施例Iで言及した一定
量の触媒を加えた。65℃の温度で、ペルオキシドを6
0分以内で完全に分解させた。(一次分解に基づいて)
速度定数Kは0.09min−1であった。フルオレノ
ール及びフルオレンの選択性は98.5%であった(金
属1モル当りの転換されたペルオキシドのモル数として
定義して)再使用に到達し得たターンオーバー値は、3
500より高かった。
【0044】比較実験A 触媒としてCo−フタロシアニンを用いて実施例VII
Iを繰り返した。触媒は酸化混合物中に部分的に溶解し
た。Kは0.01min−1、選択率は95%であった
。 再使用におけるターンオーバー値は500未満であった
【0045】比較実験B 触媒としてCo−アセテートを用いて、実施例VIII
を繰り返した。Kは0.02min−1であった。しか
しながら、触媒は反応混合物から沈澱し、かつ再び使用
することはできなかった。選択率95%であった。
【0046】実施例IX トリフェノールメタン中に7%(重量)トリフェニルメ
タンヒドロペルオキシド、と2%(重量)トリフェニル
メタノールを含有するトリフェニルメタンの酸化混合物
20gをベンゼン200gに溶解させたものに、金属濃
度が60ppmとなるように、実施例IIで記載したF
e触媒の一定量を添加した。65℃の温度で、60分間
ペルオキシドを完全に分解させた。Kは0.15min
−1で、トリフェニルメタノールへの選択率は94.5
%であった。再使用に達し得たターンオーバー値は、2
200より高かった。
【0047】実施例X 実施例IVのFe触媒を用いて、実施例IXを繰り返し
た。
【0048】Kは0.16min−1で、トリフェニル
メタノールへの選択率は94.5%であった。
【0049】実施例XI 実施例VIIのCr触媒を用いて、実施例IXを繰り返
した。
【0050】Kは0.04min−1で、トリフェニル
メタノールへの選択率は96.4%であった。
【0051】実施例XII チオニルクロリド20mlに、Co−テトラカルボキシ
フタロシアニン4ミリモルを添加した。この混合物を窒
素雰囲気下、室温で2〜3時間撹拌した。次いで、1,
1,2,2−テトラクロロエタンとポリスチレン(20
g、3%重量ビニルベンゼン、22〜50メッシュ、マ
クロポーラス8000nm)の懸濁液を添加した。反応
混合物を135℃に加熱し、過剰のSOCl2 を留去
した。反応物質を12℃に冷却し、そこでAlCl3 
  6gをこれに加えた。反応混合物を20時間撹拌し
た。固体を濾別し、1,1,2,2−テトラクロロエタ
ン、メタノール、塩基性の水及び1NのHClで洗浄し
た。生成した固体を50℃で乾燥した。生成物はその金
属含量を分析した。(コバルト含量は0.43%(重量
)であった)。
【0052】実施例XIII 結合される化合物として、Mn−オクタカルボキシフタ
ロシアニンを用いて、実施例IXを繰り返した。(マン
ガン含量は0.53%(重量)であった)。
【0053】実施例XIV 結合される化合物として5,10,15,20−テトラ
−(4−カルボキシフェニル)ポルフィリンを用いて、
実施例IXを繰り返した。DMF方法により結合させた
後で、取り込まれた金属はCr,Co,Mn,Cu及び
Feであった。これらすべての生成物はその金属含量を
分析した。
【0054】金属含量:     Cr:1.9%(重量)        Mn
:0.61%(重量)    Co:0.49%(重量
)      Cu:0.50%(重量)    Fe
:0.64%(重量) 実施例XV 2−イソプロピルナフタレンを含有する17%(重量)
の2−イソプロピル−ヒドロペルオキシ−ナフタレンの
酸化混合物に、実施例XIIで記載したCo触媒を生成
物の金属濃度が100ppmとなるような量で加えた。 ペルオキシドは、85℃で60分以内に完全に分解した
【0055】速度定数Kは0.04min−1であった
。 2−イソプロピルヒドロキシナフタレンへの選択性は9
6.2%であった。再使用に到達したターンオーバー数
は2800以上であった。
【0056】実施例XVI 実施例XIIIのMnの触媒により、実施例XVを繰り
返した。
【0057】Kは0.003min−1であった。選択
率は92.5%であった。
【0058】実施例XVII 2−エチル−7−メチル−ナフタレン中に5%(重量)
の2−エチル(1′−ヒドロペルオキシ)−7−メチル
−ナフタレン、1.5%(重量)の2−エチル(1′−
ヒドロキシ)−7−メチルナフタレン及び0.8%(重
量)の2−エチル(1′−オン)−7−メチルナフタレ
ンを含有する、2−エチル−7−メチル−ナフタレンの
酸化混合物に、実施例XIVで言及したCr触媒を、生
成した金属濃度が85ppmとなるよう量で添加した。 このペルオキシドは、95℃の温度で60分以内に完全
に分解した。Kは0.04min−1であった。アルコ
ール及びケトンへの選択率は98.2%であった。触媒
は複数回再使用できた。
【0059】実施例XVIII 実施例XIVのFe触媒で実施例XVIIを繰り返した
【0060】Kは0.12min−1であった。アルコ
ール及びケトンへの選択率は105%であった。
【0061】実施例XIX 実施例XVIIIを繰り返し、空気を溶液に適した。結
果として、アルコールとケトンへの選択率は105%に
上昇した。
【0062】比較実施例C 触媒としてジ第三ブチルクロメートを用いて実施例XV
IIIを繰り返した。Kは0.003min−1であっ
た。選択率は96.5%であった。実験後、触媒は失活
されているのが分かった;新しく添加されたペルオキシ
ドは、分解できないことがわかった。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  少なくとも13個の炭素原子を有する
    環式炭化水素を酸素で酸化してヒドロペルオキシドを形
    成させ、次いで、有機金属複合体の存在下で生成したヒ
    ドロペルオキシドを分解してケトン及び/又はアルコー
    ルを製造する方法において、この分解を担体上に固定し
    たフタロシアニン又はポルフィリン金属複合体の存在下
    で実施することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】  複合体中の金属がCo、Mn、Cr、
    Fe及び/又はVであることを特徴とする、請求項1記
    載の方法。
  3. 【請求項3】  担体が無機性のものであることを特徴
    とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】  担体が有機ポリマー性のものであるこ
    とを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  5. 【請求項5】  製造がスラリーリアクター内で実施さ
    れることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか
    1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】  複合体中の金属及び酸化混合物で計算
    して10〜150ppmの金属複合体を作用することを
    特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載
    の方法。
  7. 【請求項7】  ヒドロペルオキシドの分解を酸素の存
    在下で実施することを特徴とする、請求項1から6まで
    のいずれか1項に記載の方法。
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