JPH0832692B2 - ブチレンオキシド類の製造方法 - Google Patents

ブチレンオキシド類の製造方法

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JPH0832692B2
JPH0832692B2 JP63017453A JP1745388A JPH0832692B2 JP H0832692 B2 JPH0832692 B2 JP H0832692B2 JP 63017453 A JP63017453 A JP 63017453A JP 1745388 A JP1745388 A JP 1745388A JP H0832692 B2 JPH0832692 B2 JP H0832692B2
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hpo
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俊 清水
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  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機ハイドロパーオキシドにて、炭素数4
からなるオレフィン系化合物を酸化して、高収率で対応
するエポキシ化合物を製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
上記ブチレンオキシド類は、炭素数4からなるエポキ
シ化合物で、塩素系溶剤の安定剤として、または界面活
性剤、ポリエーテル類及びブチレングリコール等の各種
化学品の合成中間体として重要な化合物である。
従来、ブチレンオキシド類は対応する炭素数4からな
るオレフィン系化合物のハロヒドリンから、例えば、水
酸化カルシウムなどの塩基性物質により脱ハロゲン化水
素反応することにより製造されていた。又、ハロゲンを
用いない酸化方法として、過蟻酸、過酢酸、過安息香酸
などの過酸によるエポキシ化方法も検討されてきてい
る。
又、有機ハイドロパーオキシドを酸化剤に用いる炭素
数4からなるオレフィン系化合物のエポキシ化反応によ
るブチレンオキシド類の製造方法もよく検討されてきて
おり、触媒として、モリブデン、タングステン及びバナ
ジウムから選ばれる金属の有機金属化合物類が代表的に
用いられる。
〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術の代表例であるハロヒドリン法の致命的
な欠点は、ハロヒドリンに消費されるハロゲン、代表的
には塩素が全量塩化カルシウム等の価値のない無機塩に
転化され、その希薄水溶液が大量に副生することであ
る。従って、ハロゲンを用いない酸化方法として、過酸
による酸化方法や有機ハイドロパーオキシドを酸化剤に
用いる触媒エポキシ化方法が検討されてきた。
しかし、過酸によるエポキシ化反応では、副生する酸
によるブチレンオキシド類の開環反応が避けられず、実
用化には至っていない。
又、有機ハイドロパーオキシドによる触媒エポキシ化
反応では、代表的にはモリブデンの有機化合物を触媒と
してブチレンオキシド類とするが、選択率が高くないと
いう問題点があった。そこで、例えば、特開昭56−1332
79号に於いては、Mo、V及びWから選ばれる金属の有機
金属化合物と有機アミン系化合物の共存下においてオレ
フィン系化合物と有機ペルオキシドとを反応させる方法
が開示されている。
しかし、この方法に於いても、有機ハイドロパーオキ
シド基準のエポキシ選択率は高々80%余りであり、より
高選択率でブチレンオキシド類の製造が可能となる方法
の確立が望まれていた。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明者等は、前記問題点を解決すべく、有機ハイド
ロパーオキシドによる炭素数4のオレフィン系化合物の
触媒エポキシ化反応について鋭意検討を重ねてきた結
果、極めて驚くべきことにモリブデンの有機金属化合
物、即ち、モリブデンの酸化物を用いるのではなく、金
属状のモリブデン存在下に本反応を行うと非常に高い選
択率でブチレンオキシド類が得られることを見出し本発
明を完成させるに至ったものである。
すなわち、本発明は、 炭素数4からなるオレフィン系化合物を有機ハイドロ
パーオキシドにて対応するエポキシ化合物とするに際
し、反応条件下に実質的に不溶である金属状のモリブデ
ン存在下に反応を行うことを特徴とするブチレンオキシ
ド類の製造方法である。
本発明における炭素数4からなるオレフィン系化合物
は、イソブチレン、trans−2−ブテン及びcis−2−ブ
テンを総称したものであり、本発明の反応には何れも用
いることができる。従って本反応によりこれらオレフィ
ンに対応するエポキシ化合物が得られる。
触媒に用いる金属状のモリブデンとは、所謂、モリブ
デン金属そのものを示しており、一般には数ミクロンか
ら10ミクロン程度の粒径を有する粉末状のものが市販さ
れており、これを用いることができる。従来モリブデン
化合物を触媒とする有機ハイドロパーオキシドによるエ
ポキシ化反応は公知である。しかし、この場合のモリブ
デンは、モリブデンアセチルアセトネートやナフテン酸
モリブデンといったモリブデンの酸化物であり、好まし
くは有機金属化合物とすることにより有機反応系に可溶
な形として用いられていた。
例えば、特公昭46−38770号に於いては、オレフィン
型不飽和化合物を各種金属化合物の存在下に有機ハイド
ロパーオキシドによりエポキシ化する方法が開示されて
いるが、微粉末金属として使用することも可能であると
の記述がなされていた。しかし、この場合、金属は結局
反応混合物中の溶液に金属の触媒量を提供するに充分な
溶解性のある化合物に転換されると見なされ、飽くまで
も可溶化された金属酸化物の化合物を有効な触媒源とし
て認めているものである。しかし、本発明に於いては、
炭素数4からなるオレフィン系化合物を有機ハイドロパ
ーオキシドによりエポキシ化する際に、0価でしかも基
本的には有機反応系に不溶な金属状のモリブデンを用い
ることにより、極めて特異的に高い選択率でエポキシ化
し得ることを見出したものである。
金属状のモリブデンによって得られる本発明の作用効
果機構については全く不明であるが、本発明による触媒
に於いても極僅かではあるがモリブデン溶解が認められ
るが、これは、本反応には有効ではない。即ち、金属モ
リブデンをクメンやエチルベンゼンなどの純粋な有機溶
媒中で加熱しても、殆ど溶解せず検出限界以下の溶解度
しか認められないが、有機ハイドロパーオキシドを含む
有機溶媒中の加熱処理により数十ppm程度以上のモリブ
デンの溶解が認められる。これは、金属が酸化されモリ
ブデンの酸化物の有機化合物として溶出したものと考え
られるが、このものを回収して本発明の反応触媒に用い
ても良好な結果は全く得られず不満足なものである。
又、同じく有機反応系に不溶な三酸化モリブデンの粉末
触媒では極めて不満足な結果しか得られず、本発明の効
果は金属状のモリブデンを用いることによって、極めて
特異的に得られる効果である。
エポキシ化剤である有機ハイドロパーオキシドは、如
何なるものでも用いることができるが、工業的に容易に
入手できて有効なものとして、エチルベンゼンハイドロ
パーオキシド、クメンハイドロパーオキシド、tert−ブ
チルハイドロパーオキシドなどを例示することができ
る。これらの有機ハイドロパーオキシドには、一般にそ
の先駆物質であるエチルベンゼン、クメンまたはその他
の炭化水素が含まれるが、エポキシ化反応に供する有機
ハイドロパーオキシドの濃度は如何なるものでも用いる
ことができる。一般に先駆物質中の有機ハイドロパーオ
キシド濃度としては5〜90重量%のものが望ましい。
その他の反応条件は、有機ハイドロパーオキシドの種
類、炭素数4からなるオレフィン系化合物の種類に応じ
て任意に決めることができる。凡その反応時間は10分〜
10時間程度である。
又、酸化剤である有機ハイドロパーオキシドに対する
オレフィンのモル比は、反応後にパーオキシドを残さな
いという意味から過剰量であることが望ましいが、本発
明によれば決して大過剰である必要はない。即ち、1.1
モル比、好ましくは1.2モル比程度の略量論比に近いモ
ル比にて高選択率でエポキシドが得られる。従って、未
反応の原料オレフィン量が少量であるため、回収が極め
て容易で合理的なプロセスとすることが可能である。
反応温度は60〜120℃、好ましくは75〜110℃である。
反応は任意の形式で実施することができる。例えば、
回分式の攪拌槽にて行う場合には、反応が終了すると触
媒は濾過又は静置沈降にて容易に分離することができ、
且つ回収した金属モリブデン触媒はそのまま循環再使用
することが可能である。又、得られた反応液からは、原
料オレフィンを除去した後、蒸留により容易に目的とす
るエポキシ化合物を回収することができる。
〔実施例〕
以下、実施例にて本発明の効果を更に詳しく説明す
る。尚、有機ハイドロパーオキシド(以下、HPOと略
す)基準のブチレンオキシド類(以下、BOと略す)の選
択率、並びに炭素数4からなる原料オレフィン系化合物
(以下、BUと略す)基準のBO選択率は次のように求めら
れる。
(1)HPO基準のBO選択率(%) A=〔反応にて生成したBOのモル数〕 B=〔反応に供したHPOのモル数〕 C=〔反応後の残HPOのモル数〕 として HPO基準のBO選択率 =(A/(B−C))×100 (%) (2)BU基準 BO選択率(%) D=〔反応にて生成したBOのモル数〕 E=〔反応に供したBUのモル数〕 F=〔反応後の残BUのモル数〕 として BU基準 BO選択率 =(D/(E−F))×100 (%) 実施例−1 300mlのステンレス製オートクレーブに85gのクメンと
金属モリブデン粉末(試薬、純度99.9%)1.0gを入れ蓋
を閉めたのち、耐圧のホルダーからイソブチレン(以下
IBUと記す)を15.3g(0.273モル)入れた。これを攪拌
しながら95℃に昇温してからポンプにて30wt%のクメン
ハイドロパーオキシドを含むクメン溶液67.1g(HPOとし
て0.132モル)を約30分で供給した後、同温にて更に1
時間攪拌した後、降温した。
得られた反応液をガスクロマトグラフィー及びクメン
ハイドロパーオキシドについては化学分析法にて分析し
た結果、HPO転化率92.9%、HPO基準のイソブチレンオキ
シド(以下IBOと記す)選択率86.9%、IBU転化率39.7
%、IBU基準のIBO選択率98.4%の良好な反応成績にてIB
Oを得た。尚、本反応に用いた試薬のモリブデン粉末の
表面分析をXPS(X−RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY)にて行い、その酸化状態
を調べたところ、ピーク強度比で0価15%、5価39%、
6価46%の分布であった。
実施例−2 実施−1と同じオートクレーブに、同様にクメン23.4
gと金属モリブデン粉末0.5g及びIBUを26.1g(0.465モ
ル)仕込み、60wt%のクメンハイドロパーオキシドを含
むクメン溶液100.5g(HPOとして0.396モル)を約45分で
供給した後、1時間攪拌を続けて降温した。同様に分析
したところ、HPO転化率96.5%、HPO基準のIBO選択率87.
2%、IBU転化率72.7%、IBU基準のIBO選択率98.5%の極
めて良好な反応成績であった。
尚、本反応で得られた反応液より触媒を濾過分離した
後の反応液中に溶解しているモリブデンを原子吸光分析
法にて分析したところ約80wtppmであった。
実施例−3 実施−1と同じオートクレーブに、同様に85gのエチ
ルベンゼンと金属モリブデン粉末0.5g及びIBUを15.3g
(0.273モル)仕込み、30wt%のエチルベンゼンハイド
ロパーオキシドを含むエチルベンゼン溶液60.1g(HPOと
して0.136モル)を約30分で供給した後、1時間攪拌を
続けて降温した。
同様に分析したところ、HPO転化率96.2%、HPO基準の
IBO選択率86.4%、IBU転化率42.7%、IBU基準のIBO選択
率96.9%であった。
実施例−4 実施例−1に於いて、イソブチレンに変えてtrans−
2−ブテン(以下2−BUと記す)を用いた以外は実施例
−1と同様に反応し、分析を行ったところ、HPO転化率9
3.1%、HPO基準の2−ブテンオキシド(以下2−BOと記
す)選択率87.3%、2−BU転化率39.9%、2−BU基準の
2−BO選択率98.5%であった。
実施例−5 実施例−2に於いて、金属モリブデン粉末を2gにした
以外は実施例−2と全く同様の反応と分析を行い、得ら
れた反応液から濾過、洗浄、回収したモリブデンを触媒
として繰り返し5回反応に用いた。結果を表−1に示
す。尚、5回の反応終了後回収したモリブデンの表面分
析をXPSにて行い、その酸化状態を調べたところ、ピー
ク強度比で0価20%、4価6%、5価26%、6価48%で
あった。
比較例−1 温度計、滴下ロート、攪拌機を付けた300mlの四ツ口
フラスコに、10.9gのヘプタモリブデン酸アンモニウム
と水100mlを入れ溶解した。攪拌しながら滴下ロートよ
り100mlの水に4.0gのNaBH4を溶解した水溶液を約20分で
滴下し、茶褐色の沈澱を得た。放冷後上澄み液をデカン
トし、脱気した純水で攪拌洗浄した沈殿物を更に遠心沈
降させてデカントする操作を繰り返し、上澄み液が中性
になるまで洗浄した。その後、空気に触れないように99
%エタノールに置換し、更にクメンに置換した。上記の
ようにして得た沈澱を、クメン中で充分に沈降させてピ
ペットで約1ml取り出し、金属モリブデン粉末に変えて
これを触媒とした以外は全て実施例−1と同様に反応
し、分析を行ったところ、HPO転化率91.2%、HPO基準の
IBO選択率64.5%、IBU転化率48.5%、IBU基準のIBO選択
率58.6%であった。又、本モリブデンの沈澱を真空中で
脱溶媒し、XPSにより表面の酸化状態を調べたところ、
ピーク強度比で4価26%、5価47%、6価27%の分布で
あり、0価の表面の存在は認められなかった。
比較例−2 金属モリブデン粉末に変えて、三酸化モリブデン(化
学用試薬)1.0gを触媒に用いた以外は全て実施例−1と
同様に反応し、分析を行ったところ、HPO転化率98.2
%、HPO基準のIBO選択率80.2%、IBU転化率44.0%、IBU
基準のIBO選択率86.5%であった。尚、本反応により得
られた反応液中に溶解しているモリブデンを実施例−2
と同様に分析したところ約60wtppmであった。
比較例−3 金属モリブデン粉末に変えて、酸化モリブデンアセチ
ルアセトナート錯塩0.1gを触媒に用いた以外は全て実施
例−1と同様に反応し、分析を行ったところ、HPO転化
率94.1%、HPO基準のIBO選択率78.2%、IBU転化率43.5
%、IBU基準のIBO選択率81.7%であった。
〔発明の効果〕
本発明によれば、極めて容易にブチレンオキシド類を
製造することができる。又、従来より知られているエポ
キシ化方法と比べて量論量に近いモル比で飛躍的に高い
選択率で目的物を合成することができる。ここで言う選
択率とは、有機ハイドロパーオキシド並びに炭素数4か
らなる原料オレフィン系化合物の両基準について認めら
れるものである。又、本発明は金属モリブデンが実質的
に溶解しない条件下で反応が行われるため、高価な金属
モリブデンの回収が容易であり、しかも製品側にもモリ
ブデン化合物の混入が殆ど無く製品の精製が容易であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭素数4からなるオレフィン系化合物を有
    機ハイドロパーオキシドにて対応するエポキシ化合物と
    するに際し、反応条件下に実質的に不溶である金属状の
    モリブデン存在下に反応を行うことを特徴とするブチレ
    ンオキシド類の製造方法。
JP63017453A 1988-01-29 1988-01-29 ブチレンオキシド類の製造方法 Expired - Lifetime JPH0832692B2 (ja)

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