JPS5951273A - オレフイン化合物のエポキシ化法 - Google Patents

オレフイン化合物のエポキシ化法

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JPS5951273A
JPS5951273A JP58136914A JP13691483A JPS5951273A JP S5951273 A JPS5951273 A JP S5951273A JP 58136914 A JP58136914 A JP 58136914A JP 13691483 A JP13691483 A JP 13691483A JP S5951273 A JPS5951273 A JP S5951273A
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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】 トの存在下で、そのitで導入された過酸化水素または
反応条件下で過酸化水素を発生しつる物質から生成され
た過酸化水素により、オレフイン化合物孕エボキシ化す
る刀法に係わる。
遷移金ThJE ( M O 、 V 、W 、 T 
iなど)の1は当な誘導体の存在下では、過酸化水素i
dオレフイン系二取結合を攻4して、エポキシドおJび
/またにグリコールを生成することに知られている。存
在するグリコールの一重は堝r股化水素とともに導入さ
れた水の量に左右され、シタがって、高いエポキシドへ
の選択率を寿るためには、非常に濃縮した過酸化水素(
270%)全使用する必要がある。しかしながらこの場
合には、過酸化水素の紫外線による分解に係わる安全性
の間:迫がある。また、H2O2  に伴なわれる水お
よび反応による水を共沸混合物として除去しつる溶媒混
合物を使用する必要もある。
同様に、極性溶媒(水もその7種である)はエボ発明者
らは、チタン原子を含有する合成ゼオライトラ使用する
場合には、水溶液とした過酸化水素を使用した場合、た
とえ70%の如き低濃度に希釈した場合(通常IOない
し70%)でさえも、高いエポキシド収率でオレフィン
を選択的にエポキシ化できることを見出し、本発明に至
った。
本発明の目的は、一般式 %式%) (式中、Xにθ.θ0θ/ないしθ.θりであるラで表
わされるチタン原子金屑合成ゼオライト(チタンソリカ
ライト)および/−!タはそれ以上の溶媒の存在下、オ
レフィン化合物を、そのま1で導入した過酸化水素また
は反応条件下で過酸化水素を発生しつる化合物から生成
された過酸化水素と反応させることを特徴とするオレフ
ィン化な物のエポキシ化法を提供することにある。
エポキシ化反応に使用される合成ゼオライトについては
ベルギー国特許第gg4ど/.2号に記載されているが
、該物質およびその調製法を説明するため、その要点を
以下に述べる。
このチタンシリカライトの組成範囲を構成成分のモル比
で示せば次のとおりである。
sio2/T].o2   s−2oo      、
? s−  乙SOH−//!siO20./−10 
 ’     0.3−θ乙H20/SiO220−2
00     1. 0 − /θO注/ Me/Sin2    θ0−0!       θ注
2 R N”/S 10 2   0 / 、200 qZ
 O注/:Meにアルカリ金属、好ましくはNaまたは
Kである。
注2: RN+ はチタンシリカライト(TS−/ノの
調製に使用しfc)14機塩基からの窒素含イ■有機陽
イオンを示す。
最終生成物(TS一/)は、一般式 %式% (χぼO.θθθ/ないしθ,θりであり、好ましくは
0、0/ないし0.0 2 !;である)を満足する組
成を有する。このTS=/は\リカライトタイプであり
、すべてのチタン原子がケイ素を置換している。
この合成物質は、X線および赤外線分析によって示され
る顕著な特性を有している。なお、X線分析では、Ou
Kα一線を使用し、電子パルス計数装置を具備する粉末
X線回折装置を使用する。
チタンシリカライト(TS  /)  IrJ、第1b
図に示される如<%X線回折スペクトルにより特徴づけ
られる。このスペクトルはシリカライトの代表的なスペ
クトル(第1a図)と全体的に類似しているが、純粋な
シリカライトのスペクトルで見られる二重線の部位に明
白な一重線を有している。
このTS−/とシリカライトとの間のスペクトル」二の
差は比較的べ小さいため、スペクトルのjill定にお
いて特別な精度が要求される。このため、’I’t;〜
/およびシリカライトラ、内部標準物質としてAJ−2
0,を使用して同じ装置で測定する。第1表は、X−θ
、O/7のTS −/および純粋なシリカライトに係わ
る最も重要なスペクトルブータラ示してイル。
ニレメンタリー結晶セル定数(Con5tant of
elementary Crystalline ce
l、L ) I/Cついてハ、コθに関して10ないし
りOo  の範囲内の7ないし8個の一重線の面間隔に
基いて、最小スクエア法により決定した。
第   /    表 (CuK(i)0 (0°に′″)<A)          (A)7、
t/グ//、/’I vs 7,9’l //、/4’
 ■sg6gJ     9.ワ9      S  
     g、g3   9.ワ9     δワ、O
g    9.74’     m      9.0
g    ?、’)’I     m/J+2/ 6.
’102 w /30.2’l b、4g?W/3.9
2    乙、3乙2   mw    /3.’B;
   乙、3’1g   mw/’1.7g A;、9
9.317IW /Q、7g !r、り93 mw* /!;、!i!;     3.乙ワg    w  
    /3.、f3    !;、69ざ   W/
3.903.377w /!i、70 k、A;?’/
−w/’/、IJ S、0コ3 w 77、A左3.0
23 w/7.g/ tl−09gOw 170g3 
tl、9’)A; w+20..37タ、36θw 2
0.39 ll、333 wコθ、g3 ’1,2Aθ
mw 2θ+g7 ’1,236 mw+23.θ73
1g左りSλ3.0g 31g左382(1,,2g 
J、g+2/ it・ユ3.2q3J’/9 s 、2.?、、?7  3.go6   ms+23.7
/   3,73.3   ms2.3.’)2   
  、、?、りSi     S23、go  3,7
39    msコ3,92   .7,7コOs  
   +23+9’l  、3,7/7  5xtx、
3s   、、?、乙!i5   1+1W2I1.’
l/     3.A41A      mλダ、乙0
  3.AI’?    mw+258g’l   3
.り<tg    wコ3.g7   3.’Ill’
l     w23.97  3.グ3/    W *                   *+2乙、
g7     J、37g     w       
ス乙、95  3.30g    w、:19.23 
  J+033    w、29.27    J、0
3/     mw29、グ5 3.θ、3.3   
 W29、ワ0   2.9gg    mw    
29.qo  2,9gg   mwJO,,3’l 
   2.9116    w     、30.2!
;  コ、qjll   w!3,00 2,0/ダ 
 □、w  、  ’l!;、O32,θ/2  mw
** 注7= 米国特許第’1,0t17コ1号の方法により
調製し、sso″Cで■焼したもの。
注コニvS−非常に強い、S=強い、In5−やや強い
、m−中立1nW−やや弱い、W−弱い、*−多重線T
S−/に係わる面間隔の割合U、Si −0結合距離に
対してT1−0結合距離の値が大きくなること力;予想
されることと一致して、わずかであっても、純粋なシリ
カライトに係わる相当する間隔の割合よりも大きくなる
傾向にある。
二重線から一重線への推移に、単斜対称(ブノイド斜万
晶系)(シリカライ))から斜方晶系対称(チタンシリ
カライト(q゛s−/) )への変化として説明される
。第1 、a図および第11〕図中の矢印部分は上述の
スペクトルの差をさらに明白に表わしている。
赤外線による分析 する(第2図中、スペク)7しB、Cおよびl〕参照)
この吸収帯は純粋なシリミライトのるベクトル(第一図
中、スペクトルAンには存在せず、酸化チタン(ルチル チタン酸塩にも存在しない。
スペクトル13Vj.T102Sモル%を含有するj“
S−lのスペクトルであり、スペクトルt2 n ’l
”io,、  gモル%全含有するTS−/、スペクト
ルD[TiO22,3モル%を含有するTS −/のス
ペクトルである。
第一図かられかるように、約qso(1)−1における
吸収帯の強度は、シリカライト構造中のケイ素を置換す
るチタンの量につれて増加している。
形態的には、TS−/は而とりした\をもつ平行六面体
形である。X線顕微鏡による試験では、結晶内のチタン
の分布が全く均一であり(シタがって、シリカライト構
造中のケイ素をチタンが置換していることが確認されり
)、かつ他の形状では素、酸化チタンおよび可能であれ
ばアルカリ金属酸化物の源、含窒素有機塩基および水で
なる反応混合物を調製する。なお、各構成成分のモル比
でへ、好ましくにオルトケイ酸テトラエチルまたは単に
コロイド状のケイ酸塩、またはアルカリ金属、好ましく
はNa  捷たはKのケイ酸塩でもよい。
酸化チタン源は、加水分解可能な化合物、好捷しくに、
TICJ14、Ti OC,I−2および’]’i  
(アルコキン)4(好ましくはTi (002)]、)
4)  の中から選ばれる。
有機塩基は、水酸化テトラアルキルアンモニウム、特に
水酸化テトラプロピルアンモニウムで身る。
各試薬の混合物を、オートクレーブ中、温度/30ない
し200°C1自己発生圧力、乙ないし30日IE44
の条件下で、TS−/前駆体の結晶が形成されるまで水
熱処理する。ついで、これらの結晶を母液から分離し、
水で注意深く洗浄し、乾燥する。無水の状態では、これ
らは次の組成を有する。
xTio2m (/−x)Si、02*0.0’l(H
N )20次に、前駆体結晶を空気中、SS0°Cで/
ないし7λ時間加熱して、含窒素有機塩基を完全に除去
する。このようにして得られた生成′吻について化学的
および物理的試験を行なう。最終生成物であるTS −
/は以下の組成を有する。
xTio2*(/−x)SiO2 (式中、XU前記のとおりである) 本発明によるオレフィンと過酸化水素との間のエポキシ
化反応は、温度0ないし730°C1王カ/ないし10
0気圧で行なわれる。
さらに、エポキシ化は、バッチ式′または固定床式、単
−相系または二相系で0′なわれる。
触媒は反応条件下で安定であり、完全に回収され、再使
用される。
使用できる俗媒としては、炭素数のあまり大きくない(
好tしくax以下)アルコール、ケトン、エーテル、グ
リコールおよび酸の如き極性化合物が挙げられる。アル
コールとしてはメタノールが最も好適であり、ケトンと
してはアセトンが最も好適であり、酸としては酢酸およ
びプロピオン酸が好適である。
本発明に従ってエポキシX化されるオレフィン化合物は
、一般式 (式中、R,、R2,R,およびR4は同−捷たは異な
るものであって、Hまたは炭素数/ないし2゜のアルキ
ル基、炭素数7ないしコoのアルキルアリール基、炭素
数6ないしloのシクロアルキル基または炭素数7ない
しコ0のアルキルシクロアルキル基である)を有するも
のである。
上記R1,R2,R,およびR4は各ペーrで飽和また
は不飽和の環を形成していてもよい。さらに、1’(、
、R2、R,およびR4(rJ、ハロゲン原子、好まし
くはCI−、Br  または工、ニトロ基、スルホン酸
基、カルボニル基、水酸基、カルボキシル基およびエー
テル基を含有していてもよい。
本発明の方法によりエポキシX化されるオレフィンに、
りとえば、エチレン、プロピレン、塩化アリル、ブテン
ーー、/−オクテン、/−トリデセン、酸化メシチル、
インプレン、シクロオクテンおよびシクロヘキセンであ
る。
ガス状のオレフィンを使用する場合には、大気王以上の
田力下で操作して、オレフィン全安定化′!l:たは反
応条件下で液化することが好捷しい。0°C以上の温度
で操作することは反応速度に有効であり、0°Cに近い
温度でも反応速度は太きい。
本発明による方法の操作の態様およびその利点は以下に
例示する実施例により明白になるであろう。しかし、こ
れらの実施例は本発明を限定するものではない。
実施例/ないし一〇 触媒粉末/、A; P s溶媒4を左αおよびオレフィ
ン1モルにガラス製オートクレーブ(容積2 !; 0
CC)に供給した。なお、室温でガス状のオレフィンに
ライてに、予冷却したオートクレーブに供給シた。
オートクレーブを、所望の温度に温度制御した浴に浸漬
し、計測ポンプを使用し、攪拌しながら、りないし70
分間でH2O2水溶液(3乙係(重量/容量))0.3
ないし0.6モルを添加した。
定期的に溶液サンプルを取出し、ヨードメチルによる滴
定を行なうことにより、残留するH2O2をチェックし
た。[(202が実質的に消失したところで、オートク
レーブを室温に戻し、溶液を定性定量ガスクロマトグラ
フィーにより分析した。
各種のオレフィン化合物を使用し、各種の反応条件下で
行なった反応により得られた結果を第2表に示した。
第   − /  エチレン  CHOHθ、3    Q   3
0’   99a   〃   アセト7      
 0.3  .23   !;Oq93    〃  
  第3級ブチルアルコール  o、s    20 
   !0     9りq  プロピレン 0H30
HO0!;    0   !;g    106S 
       アセトン       0.!;   
QOIIo     9り6     〃    第3
級ブチルアルコール  o、g    qθ   30
     967     //     HO/  
  20   30     9gg  塩化アリル 
0H30HO12’10   k’g    10ζ?
        アセトン       0.!;  
 70  50    9つIOブテン−acHoHo
、s   コOダθ   10と//〃    アセト
ン       0.g   tIo   30   
 98/2           HO’     /
    2K    415     9J/3  オ
クテン−/C)IOH/    4.t    Jj 
    10と/II     //    アセトン
        /   60   Jj    10
とis                      
         +2    qs     3o 
     ioと#   /−トリデク アセトン  
      /J    gOJO9417酸化メシチ
ル    II            /、3   
 gO+2!;      q’/g   イソプレン
 0HOHO,!;   90   グS    9、
/9  シクロオクテン アセトン         
/、3    go    、30     91ヘ コθ   シクロ−1虻ヒン      //    
            /J      75   
 3!;        q !’g!;      
    3     10(グリームとして)gO10
/θ(ケタールとして) 94          <’ g6        3        ?(エーテル
として)go        10       /θ
(ケタールとして)96         q 7コ        、2g 93          /       #(エーテ
ルとして)qb          /       
、?(ケタールとして)gJ         3  
   10(エーテルとして)g2       10
       g(ケタールとして〕?5      
  +23 2       g &        / !;  
    10(エーテルとして)ン        g
!;         10        S(ケタ
ールとして))         gJ       
  /792          g 7        941、     4?     
    g9        10「        
97        3?        9g   
      2同じエポキシ化反応を、以下の実施例で
示すように、固定床でも実姉できる。
実症例コ/ないし3/ 粒子サイズ分布−汐ないしAθメツシュの触媒、3.3
9−f、長さ113cm、容積j&のA X ’i’ 
mm 鋼管中に充填した。
オートクレーブ中で、溶媒200 ytlおよびオレフ
インノθないし1109−全含有する溶液を調製した。
なお、オレフィンが室温でガス状のものである場合には
、所望の重量が丙られるまで、オートクレーブ2is”
cで同じオレフィンにより加圧した。
触媒を収′各する管を温度制御した浴に浸漬し、Ωつの
計測ポンプにより、H2O2水溶液を供給すると同時に
、オレフィン溶液を供給し、流入量をH2O2/オレフ
ィンの供給モル比が10ないしワθチとなるように調節
しf?:、。
適当な弁により触媒反応器の出口で圧力を、オレフィン
を収容するオートクレーブの圧力よりも/0.S′ない
し/S気圧高くなるように調節した。すべての凝縮性生
成物を凝縮させるために、流出物を冷却器を通して10
″Cで浸透させ、ついで凝縮物を集め、ガスクロマトグ
ラフィーで分析した。
得られた結果全第3表に示した。
実施例3−1ないし31I H2O2の濃度がエポキシド−グリコール分布に影響し
ないことを証1刀するために、メタノール中、実施例/
ないしコ0の操作条件下で、塩化アリルを使用して行な
った反応により劫られた結果全第9表に示した。
= I θ (も 暮     谷     苓 実施例3S インプロパツールqoccおよび水1otx::@、テ
フロンライニング加工した鋼製オートクレーブ(容積2
!;0CC)に供給した。
オートクレーブを、7.3!;℃に温度制御した浴に浸
漬し、酸素で35気圧に加工し、吸収された量に相当す
る酸素を連続して補給した。
020、−モル(夕、グ&、#)が吸収されたところで
、混合物を冷却し、圧力を解放し、溶液中のH2O2の
童および過酸化物の量を滴定測定した。
過酸化酸素0./ 5 Sモル(H2O2として計算)
を含レープに移した。オートクレーブを冷却することに
よりプロピレンSJを供給した。ついで、オー、トクレ
ーブを、攪拌しながら、20″Cに温度制御した浴に浸
漬した。35分後、過酸化物の含量を知るために、溶液
をガスクロマトグラフィーによ、り分析し、滴定分析し
た。以下の結果が優られた。
残留する過酸化物(T(202として)     3.
B+)モル酸化プロピレン             
//θミリモルプロピレングリコール        
   g、sミリモルH2O2の変化率(過酸化物) 
      qs、s6係酸化プロピレンの選択率  
      9λ1g3%
【図面の簡単な説明】
第1(a)図および第1(b)図はそれぞれ純粋なノリ
カライドおよび本発明で使用するチタン含有合成ゼオラ
イトのX線回折スペクトルであり%第λ図は純粋なシリ
カライトおよび本発明で使用でiA−のチタン舎′肩合
成ゼオライトの赤外線吸収ストルであれ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l 一般式 %式%) (式中、x q O,000/ないし00Olq!−0
    4−II&である)で表わされるチタン原子含有合成ゼ
    オライトおよび/またにそれ以上の溶媒の存在下、オレ
    フィン化合物を、そのままで導入した過酸化水素または
    反応条件下で過酸化水素を発生しうる化合物から生成さ
    れた過酸化水素と反応させることを特徴とする、オレフ
    ィン化合物のエポキシ化法。 ユ 温度0ないし730°C1圧力/ないしlθO気干
    でエポキシ化法化反応を行なう特許請求の範囲・渠/項
    記載の方法。− 3過酸化水素が希求溶液である特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 q 水@液中の過酸化水素の濃度が10ないし70%(
    重量/容儀)である特許請求の範囲第7r日記載の方法
    。 S 溶媒が極性溶媒である特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 ム 極性溶媒が炭素数6以下のアルコール、グリコール
    、ケトン、エーテルおよび酸でなる群から選ばれるもの
    である特許請求の範囲第5項記載の方法。 7 アルコールがメタノールまたは第3級ブタノールで
    ある特許請求の範囲第6項記載の方法。 g ケトンがアセトンである特許請求の範囲第6項記載
    の方法。 9 酸が酢酸またはプロピオン酸である特許請求の範囲
    第6項記載の方法。 10、yFVフィン比合物がエチレン、プロピレン、塩
    化アリル、ブテン−λ為/−オクテン、/−トリテセン
    、酸化メシチル、イソプレン、シクロオクテンおよびシ
    クロヘキセンでなる群から選ばれるものである特許請求
    の範囲第1項記載の方法。
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