JPH11349560A - 過酸化合物の製造方法 - Google Patents

過酸化合物の製造方法

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JPH11349560A
JPH11349560A JP17662498A JP17662498A JPH11349560A JP H11349560 A JPH11349560 A JP H11349560A JP 17662498 A JP17662498 A JP 17662498A JP 17662498 A JP17662498 A JP 17662498A JP H11349560 A JPH11349560 A JP H11349560A
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acid
hydrogen peroxide
carboxylic acid
compound
reaction
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JP17662498A
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Yasushi Itoi
泰 糸井
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Arakawa Chemical Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C407/00Preparation of peroxy compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルボン酸化合物を、過酸化水素により酸化
して過酸化合物を製造する方法であって、カルボン酸化
合物として炭素数が5以上のものを用いた場合にも、安
価にかつ安全に、容易に過酸化合物を製造することがで
きる方法を提供すること。 【解決手段】 カルボン酸化合物と過酸化水素を、水の
存在下で酸性を示す固体酸触媒の存在下で反応させるこ
とを特徴とする過酸化合物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カルボン酸化合物
を過酸化水素により酸化して過酸化合物を製造する方法
に関する。過酸化合物は、主に、エポキシ化合物、キノ
ン化合物、ラクトン化合物などの製造において酸化剤と
して用いられる有用な化合物である。
【0002】従来より、過酸化合物、特に過酢酸を製造
する方法は種々知られている。例えば、過酸化合物の製
法としては、酸触媒存在下にカルボン酸と過酸化水素を
反応させる方法(J.Am.Chem.Soc.,77卷,4037頁(1955
年);J.Org.Chem.,27卷,1336頁(1962年);特開昭53−1
19813号公報など)、過酸化水素とカルボン酸無水
物または塩化物を反応させる方法(Bull.Soc.Chim.Fran
ce,1959年,1401頁)、過酸化ジアロイルとナトリウムメ
トキシドを反応させる方法(Org.Synth.,Coll.1卷,431
頁(1946年))、アルデヒドの自動酸化による方法(J.A
m.Chem.Soc.,79卷,5982頁(1957年);J.Org.Chem.,23卷,1
923頁(1958年);Chem,&Ind.,62卷,1962卷など)などがあ
げられる。
【0003】しかし、これらの方法は、いずれも炭素数
が4以下のカルボン酸化合物(たとえば、酪酸、イソ酪
酸、プロピオン酸、酢酸等)を酸化して過酸化合物を製
造する方法であり、炭素数が5以上のカルボン酸化合
物、特に安息香酸のような酸化還元電位の大きいカルボ
ン酸化合物を、上記方法により酸化して過酸化合物を製
造するのは困難であった。
【0004】炭素数が5以上のカルボン酸化合物から過
酸を製造する方法としては、たとえば、安息香酸を、溶
媒として用いるメタンスルフォン酸に懸濁させた後、9
0重量%過酸化水素水を滴下して過安息香酸を製造する
する方法が知られている(J.Org.Chem.,27卷,1336頁(19
62年))。しかしながら、この方法では、多量のメタン
スルフォン酸が必要であり、取り扱いが難しく、また不
経済でもある。
【0005】また、炭素数が5以上のカルボン酸化合物
から過酸を製造する方法としては、ドデカジオイック酸
に対し、その3倍モル量の硫酸を添加した系内に、70
%過酸化水素水を滴下してジペルオキシドデカジオイッ
ク酸を製造する方法が開示されている(特開昭53−1
19813号公報)。この方法では、過酸化水素水中の
水と過酸化水素自身が分解して生成する水を、脱水作用
のある硫酸により吸収させることによって酸化反応が起
こるとされているため、硫酸の使用量は、過酸化水素の
モル数と過酸化水素水中の水のモル数を加えたものに、
さらに過酸化水素とカルボン酸化合物が量論的に反応す
ることを考え合わせたものになっている。しかし、この
ような多大な硫酸の使用は不経済である。また、硫酸と
水が反応する反応熱も多く、工業的スケールの生産を考
慮すると安全性の面で著しく不利である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カルボン酸
化合物を、過酸化水素により酸化して過酸化合物を製造
する方法であって、カルボン酸化合物として炭素数が5
以上のものを用いた場合にも、安価にかつ安全に、容易
に過酸化合物を製造することができる方法を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来技
術の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、カ
ルボン酸化合物と過酸化水素を反応させる系内に、水の
存在下で酸性を示す固体酸触媒を存在させることによ
り、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成
するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、カルボン酸化合物と
過酸化水素を、水の存在下で酸性を示す固体酸触媒の存
在下で反応させることを特徴とする過酸化合物の製造方
法に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明において用いるカルボン酸
化合物としては、炭素数2〜40の各種の有機カルボン
酸化合物を特に制限なく使用できる。このようなカルボ
ン酸化合物としては、たとえば、酢酸、プロピオン酸、
酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、ヘプタン酸、オ
クタン酸、ノナン酸、カプリル酸、ステアリン酸、オレ
イン酸、エイコサヘキサジエン酸などのような脂肪族モ
ノカルボン酸およびその誘導体;コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸のような脂肪族ジカルボン
酸およびその誘導体;安息香酸、ナフトエ酸などの芳香
族モノカルボン酸およびその誘導体、テレフタル酸、イ
ソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸およびその誘導体な
どがあげられる。本発明は、これらカルボン酸化合物の
なかでも、従来、過酸化合物の製造への応用が困難であ
った、炭素数が5以上のカルボン酸化合物、特に芳香族
カルボン酸およびその誘導体への適用が有利である。な
お、前記誘導体とは、カルボン酸化合物の炭化水素基
が、アルキル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、
アルコキシ基、ハロゲン基等の各種官能基で置換された
ものをいう。
【0010】本発明において用いる過酸化水素は、通
常、過酸化水素を水または有機溶媒で希釈したもの(以
下、過酸化水素溶液という)を用いる。前記有機溶媒
は、過酸化水素を溶解し、過酸化水素によって酸化され
ないアルコール類、ケトン類などが好ましい。具体的に
は、アルコール類としてはメタノール、エタノール、1
−または2−プロパノール、1−、2−、3−またはte
rt-ブタノールなどを例示でき、ケトン類としてはアセ
トン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、エチルブチルケトンなどを例示でき
る。その他、アルコール類、ケトン類としては、これら
の化合物が、アルキル基、水酸基、カルボキシル基、ア
ミノ基、アルコキシ基、ハロゲン基等の各種官能基で置
換されたものも用いることができる。
【0011】過酸化水素溶液の濃度は、特に制限され
ず、市販の各種濃度のものから90重量%を超える高濃
度のものまで各種のものを用いることができる。一般的
には、90重量%を超える高濃度の過酸化水素溶液は、
爆発の危険性が高いことから、安全面を考慮すれば過酸
化水素溶液は、濃度90重量%以下のもの、さらには濃
度75重量%以下のものを使用するのが望ましい。一
方、低濃度の過酸化水素溶液であっても反応には何ら影
響を及ぼさないが、一定量の過酸化合物を生成するのに
用いる過酸化水素溶液の液量を考慮すると過酸化水素溶
液は、濃度5重量%以上のもの、さらには濃度25重量
%以上のものを使用するのが望ましい。
【0012】前記カルボン酸化合物と過酸化水素の比率
に特に制限はないが、反応の効率と安全性を考慮する
と、過酸化水素のモル数をカルボン酸類のモル数で除し
た値が0.05〜100となる範囲が望ましい。さらに
前記値は10以下が望ましく、また0.5以上が望まし
い。
【0013】本発明は、前記カルボン酸化合物と過酸化
水素を反応させて過酸化合物を製造する際に、反応系内
に、酸触媒として、水の存在下で酸性を示す固体酸触媒
を存在させる。水の存在下で酸性を示す固体酸触媒と
は、水和、エステル化などの、一般的に水と酸触媒が同
時に存在する反応系内でも固体酸としての活性を保つ、
固体酸触媒をいう。なお、一般的な大部分の固体酸触媒
は、水の存在下に酸点が水によって被覆されるため、水
の存在下で酸触媒として機能しなくなる。このような、
水の存在下で酸性を示す固体酸触媒は、過酸化合物の製
造に用いる酸触媒として初めて採用されたしたものであ
る。
【0014】水の存在下で酸性を示す固体酸触媒として
は、たとえば、非水溶液用酸性イオン交換樹脂、フッ素
化イオン交換樹脂誘導体、シリカ固定化ポリシロキサ
ン、H−ZSM−5(モービル社製)のようなゼオライ
ト等があげられる。非水溶液用酸性イオン交換樹脂と
は、水の不存在下でも酸性を示すイオン交換樹脂をい
い、具体的には、アンバーライト15(商品名,オルガ
ノ社製)等があげられる。フッ素化イオン交換樹脂の具
体例としては、ナフィオン(商品名,デュポン社製)、
触媒誌 39巻 7号 598ページ記載の方法で調製し
た前記ナフィオン(商品名,デュポン社製)とシリカの
ゾル−ゲル反応物などがあげられる。
【0015】前記固体酸触媒の使用量は、特に制限され
ないが、本発明の過酸化合物の製造を回分式反応器を用
いて行なう場合には、通常、原料のカルボン酸化合物1
00重量部に対して、20〜500重量部程度とするの
が好適である。なお、本発明の過酸化合物の製造を、流
通式反応器を用いて行なうこともできる。
【0016】本発明の過酸化合物の製造は、前記特定の
固体酸触媒の存在下で、前記カルボン酸化合物を過酸化
水素により酸化することにより行なう。通常は、前記カ
ルボン酸化合物と特定の固体酸触媒を含む系内に、過酸
化水素溶液を滴下することにより行う。
【0017】かかる反応において、反応に供するカルボ
ン酸化合物が反応温度において液体の場合には、カルボ
ン酸化合物が溶媒としても作用するため、溶媒の使用は
特に必要とされないが、反応に供するカルボン酸化合物
が反応温度において固体の場合には、カルボン酸化合物
を溶解させる有機溶媒の存在下で反応を行なう。なお、
反応に供するカルボン酸化合物が反応温度において液体
の場合においても、過酸化水素水中の水との相溶性をよ
くする目的で適量の有機溶媒を加えることができる。
【0018】前記有機溶媒としては、過酸化合物によっ
て酸化されないものが好ましい。また、被溶解物がカル
ボン酸化合物であることから、極性を有するものが好ま
しい。このような有機溶媒としては、たとえばハロゲン
化炭化水素類、アルコール類、ケトン類、芳香族化合物
およびこれらの誘導体などがあげられる。具体的には、
ハロゲン化炭化水素類としては、クロロホルム、ジクロ
ロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、2−ク
ロロブタン、1,1,2,2−テトラクロロプロパンな
どを例示できる。アルコール類としてはメタノール、エ
タノール、1−または2−プロパノール、1−、2−、
3−またはtert-ブタノール、1−、2−、3−、4−
またはtert-アミルアルコールなどを例示できる。ケト
ン類としてはアセトン、メチルエチルケトン、ジエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、エチルブチルケトン
などを例示できる。芳香族化合物としては、ベンゼン、
トルエン、キシレン、メシチレンなどを例示できる。そ
の他、これらの誘導体としていは、前記化合物がアルキ
ル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アルコキシ
基、ハロゲン基等の各種官能基で置換されたものも用い
ることができる。これら有機溶媒のなかでも、ハロゲン
化炭化水素類およびその誘導体が好ましい。
【0019】本発明の過酸化合物の製造方法における反
応温度は、反応の効率と安全性を考慮すると、通常、反
応系が固化する低温以上でかつ反応系が沸騰する高温以
下で行われることが望まれる。具体的温度は使用するカ
ルボン酸化合物、有機溶媒の種類によって異なるが、カ
ルボン酸化合物として安息香酸を用い、ジクロロエタン
を溶媒として用いた場合は、実用上、−50℃からジク
ロロエタンの沸点である87℃の範囲で行われるのが良
い。さらに反応効率の面からすれば−30℃以上が望ま
しく、安全性の面からすれば80℃以下が望ましい。
【0020】反応は殆どの場合に短時間で終了するが、
完全に反応を終結させるためにはさらに反応時間を延ば
すことができる。通常、反応時間は5分〜24時間程度
である。
【0021】こうして得られた過酸化合物は、生成系か
ら蒸留、水または溶剤抽出(カルボン酸化合物と混合し
ない極性の有機溶媒を用いる)、カラム分離等の手段に
より分離できる。
【0022】なお、本発明の製造方法に用いる装置は、
前記の反応温度に耐え、かつ過酸化水素および過酸化合
物の急激な分解を引き起こす物質、例えば金属分、高分
子、化学物質などが付着しない、例えば、グラスライニ
ングのものが安全上望ましい。反応器の材質は前記の反
応温度に耐え、かつ過酸化水素および過酸の急激な分解
を引き起こす材料で作られていなければ特に制限はな
い。また、撹拌設備のあるものが望ましい。
【0023】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、カルボン酸
化合物を、温和な条件で、過酸化水素により酸化して、
過酸化合物を製造することができる。本発明の製造方法
は、炭素数が5以上のカルボン酸化合物へも好適に適用
できる。また、本発明の製造方法により得られる過酸化
合物は、生成系内からの分離も容易である。
【0024】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。なお、%は特記しない限りいずれも重量基準
である。
【0025】実施例1 還流管を備えた50mlのガラス製三つ口フラスコに安
息香酸 3g(24.6ミリモル)、酸触媒として非水
溶液用酸性イオン交換樹脂(商品名アンバーライト15
E,オルガノ社製)2g、溶媒としてジクロロエタン2
0mlを加えた。室温(25℃)にて電磁撹拌を行いな
がら60%過酸化水素水1g(17.6ミリモル)を5
分かけて滴下した。その後、室温にて電磁撹拌を行いな
がら5時間放置した。この反応液を0.1モル/リット
ル過マンガン酸カリウムで滴定し過酸化水素量を定量し
た。続いて、よう素滴定法にて過安息香酸量を定量し
た。その結果、過酸化水素の残存量は12.81ミリモ
ル、過安息香酸の生成量は、4.75ミリモル(過安息
香酸の収率は27モル%)であった。
【0026】実施例2 実施例1において、酸触媒をフッ素化イオン交換樹脂
(商品名ナフィオン,デュポン社製)とシリカのゾル−
ゲル反応物に代えた他は実施例1と同様の操作を行い、
また実施例1と同様にして過酸化水素と過安息香酸量を
定量した。その結果、過酸化水素の残存量は13.16
ミリモル、過安息香酸の生成量は、4.41ミリモル
(過安息香酸の収率は25モル%)であった。
【0027】実施例3 実施例1において、酸触媒をフッ素化イオン交換樹脂
(商品名ナフィオン,デュポン社製)に代えた他は実施
例1と同様の操作を行い、また実施例1と同様にして過
酸化水素と過安息香酸量を定量した。その結果、過酸化
水素の残存量は15.31ミリモル、過安息香酸の生成
量は、2.11ミリモル(過安息香酸の収率は12モル
%)であった。
【0028】比較例1 実施例1において、酸触媒を固体強酸であるリンモリブ
デン酸に代えた他は実施例1と同様の操作を行い、また
実施例1と同様にして過酸化水素と過安息香酸量を定量
した。その結果、過酸化水素の残存量は10.12ミリ
モル、過安息香酸の生成量は、0ミリモル(過安息香酸
の収率は0モル%)であった。
【0029】比較例2 実施例1において、酸触媒を固体強酸である酸化ニオブ
に代えた他は実施例1と同様の操作を行い、また実施例
1と同様にして過酸化水素と過酸を確認した。その結
果、過酸化水素の残存量は12.63ミリモル、過安息
香酸の生成量は、0ミリモル(過安息香酸の収率は0モ
ル%)であった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルボン酸化合物と過酸化水素を、水の
    存在下で酸性を示す固体酸触媒の存在下で反応させるこ
    とを特徴とする過酸化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 水の存在下で酸性を示す固体酸触媒が、
    非水溶液用酸性イオン交換樹脂および/またはフッ素化
    イオン交換樹脂誘導体である請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 カルボン酸化合物が、炭素数5以上を有
    するカルボン酸化合物である請求項1または2記載の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 炭素数5以上を有するカルボン酸化合物
    が、芳香族カルボン酸および/またはその誘導体である
    請求項3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 反応を、ハロゲン化炭化水素類、アルコ
    ール類、ケトン類および芳香族化合物から選ばれるいず
    れか少なくとも1種の有機溶媒中で行なう請求項1〜4
    のいずれかに記載の製造方法。
JP17662498A 1998-06-08 1998-06-08 過酸化合物の製造方法 Pending JPH11349560A (ja)

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