JPS60188342A - Synthesis of acetone - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の利用分野)
(3)
本発明はアセトンの合成法に係り、特に酸素錯体により
プロピレンを酸化してアセトンを製造する方法に関する
ものである。Detailed Description of the Invention (Field of Application of the Invention) (3) The present invention relates to a method for synthesizing acetone, and particularly to a method for producing acetone by oxidizing propylene with an oxygen complex.
(発明の背景)
アセトンは代表的な脂肪族ケ]・ンであり、アセチルセ
ル1コース、ニトロセルロース、アセチレンなどの溶剤
として工業的に多量に用いられる他、医薬方面でも脂肪
、樹脂、ショウノウなどの溶剤となり、さらに、多くの
中間製品、たとえば、メチルイソブチルケトン、メチル
イソブチルカルビノール、メタクリル酸メチル、ビスフ
ェノールA、さらにはケテン等の合成原料となるなど、
化学工業において重要な位置を占めている。(Background of the invention) Acetone is a typical aliphatic compound, and is used in large quantities industrially as a solvent for acetylcell, nitrocellulose, acetylene, etc., and is also used in pharmaceutical applications as a solvent for fats, resins, camphor, etc. It also serves as a raw material for the synthesis of many intermediate products, such as methyl isobutyl ketone, methyl isobutyl carbinol, methyl methacrylate, bisphenol A, and even ketene.
It occupies an important position in the chemical industry.
アセトンの工業的な合成法としては、(1)イソプロパ
ツールの脱水素法、(2)クメン法および(3)プロピ
レンの酸化法の3つに大別される。Industrial methods for synthesizing acetone are broadly classified into three types: (1) isopropanol dehydrogenation method, (2) cumene method, and (3) propylene oxidation method.
この中で、イソプロパツールの脱水素法は、Znoまた
はCu等を脱水素触媒として、300〜500℃、3a
tmという苛酷な条件下で操業され、イソプロパツール
反応率約98%、アセトン(4)
選択率90%とされている(K、Wcissermen
、H,、J、Arpe著、向山光昭訳、工業有機化学、
p 2 [i 6 、東京化学同人(1978))。ま
た、クメン法は、常圧、120℃下、液相でクメンをC
u、Co也等を触媒として酸素酸化し、クメンヒドロパ
ーオキシドを合成し、これを60〜65℃で0.1〜2
%のlI2SO4により分解し、フェノールとアセトン
を併産するものである。クメン基準の選択率は90%程
度であり、フェノールが60%、アセ1−ンが40%を
占める。Among these, the dehydrogenation method of isopropanol uses Zno or Cu as a dehydrogenation catalyst at 300 to 500°C, 3a
It is said that the isopropanol reaction rate is about 98% and the acetone (4) selectivity is 90% (K, Wcissermen).
, H., J. Arpe, translated by Mitsuaki Mukaiyama, Industrial Organic Chemistry,
p 2 [i 6 , Tokyo Kagaku Dojin (1978)). In addition, the cumene method produces cumene in a liquid phase at normal pressure and 120°C.
Cumene hydroperoxide is synthesized by oxygen oxidation using U, Co, etc. as a catalyst, and this is heated to 0.1 to 2
% lI2SO4 and co-produces phenol and acetone. The selectivity based on cumene is about 90%, with phenol accounting for 60% and acetone accounting for 40%.
これらのプロセスば、現在1桑業が続げられているが、
より温和な反応条件で、一段でのアセトンの製法として
注目されるのが、プロピレンを原料とし塩化パラジウム
(Pd (2)(1!2)−塩化第2銅(Cu (2)
C7!z)を触媒として用いる、いわゆるワノカ法であ
り、アセ1〜ンの製法の内、最も特色のあるものである
(前記文献第265頁参照)。These processes are currently being carried out step by step,
A one-step method for producing acetone under milder reaction conditions is attracting attention using propylene as a raw material and palladium chloride (Pd (2) (1!2) - cupric chloride (Cu (2)).
C7! This is the so-called Wanoka method, in which z) is used as a catalyst, and is the most distinctive of the methods for producing acetones (see page 265 of the above-mentioned document).
この方法では、触媒であるPd (2)CfzとCu
(2)CnH2を塩@溶液(p HO−2)に溶(5)
解させた複合触媒を用いている。ます、2価のパラジウ
ム、(Pd (2))と水によってプロピレンが酸化さ
れ、アセトン(CH3COCH3)を生成する。その反
応は次式で示され、反応には水が関与している。In this method, the catalysts Pd(2)Cfz and Cu
(2) A composite catalyst in which CnH2 is dissolved in a salt@solution (p HO-2) is used. First, propylene is oxidized by divalent palladium (Pd (2)) and water to produce acetone (CH3COCH3). The reaction is shown by the following formula, and water is involved in the reaction.
CH3CH−CH2+ P d (2) C7+2 +
H20反応式かられかるように、pa (2>は還元
されて金属パラジウム(Pd(0))となり沈澱する。CH3CH−CH2+ P d (2) C7+2 +
As can be seen from the H20 reaction equation, pa (2> is reduced to metal palladium (Pd(0)) and precipitated.
これを防Il二するとともに、CIJ (2) C7!
2を多重に共存させ、次式に示すようにpd (0)を
pd (2)に酸化し、再生する必要がある。In addition to preventing this, CIJ (2) C7!
It is necessary to coexist pd (0) in multiple numbers and oxidize pd (0) to pd (2) and regenerate it as shown in the following formula.
Pd (0)→−2Cu (2)C112−−Pd (
2)CI22+2Cu (1)CI!、 ’ (2)さ
らに、このとき副生じた難溶性のCu (1)CI2は
、HCj2の共存下、次式に従い酸素酸化され、Cu(
2)C7!2にもどサレル。Pd (0)→-2Cu (2)C112--Pd (
2) CI22+2Cu (1) CI! , ' (2) Furthermore, the poorly soluble Cu (1) CI2 produced as a by-product at this time is oxidized with oxygen according to the following formula in the coexistence of HCj2, and becomes Cu(
2) Sarel returns to C7!2.
2Cu (1)CI+ −0□+2HCI2→2CuC
j!2 +H20(3)
(6)
このように、pd (2)/Pd (0)およびCu
(2)/Cu (1)のレドックス系を採用してプロピ
レンの連続的な酸化を可能にしている。しかし、1グ上
のべたように、酸素分子−が直接プロピレンと反応する
のではなく、1)(1(2) /l) d(0) 、C
u (2>/Cu (1)糸の蝮雑な酸化還元反応を利
用しているので、これらが律速段階となっている。また
、反応の途中で、難溶性のPd (0)およびCu(1
)Cj!を生成するので、濃度の高いtl C1,水/
8液(p HOへ・2)が採用され、このため、耐食性
材料の選択が必要となる。2Cu (1) CI+ -0□+2HCI2→2CuC
j! 2 +H20(3) (6) Thus, pd (2)/Pd (0) and Cu
A redox system of (2)/Cu (1) is employed to enable continuous oxidation of propylene. However, as shown above, the oxygen molecule does not directly react with propylene, but instead, 1)(1(2)/l) d(0),C
u (2>/Cu (1)) Since the complex redox reaction of the thread is utilized, these are the rate-determining steps. In addition, during the reaction, sparingly soluble Pd (0) and Cu ( 1
) Cj! Since it generates a high concentration of tl C1, water/
8 liquid (p HO to 2) is employed, which necessitates the selection of corrosion-resistant materials.
さらに、酸素の水に対する溶解度が低いため、その溶解
度を上げなければならないこと、および高級オレフィン
になるほど反応性が低下することから、反応条件は14
0℃、l 4 a t rnのように厳しいものとなっ
ている。なお、本条件下におけるプロピレンの反応率は
99%以北、アセl−ンへの選択率は92%であり、2
〜4%のプロピオンアルデヒドが副生するとされている
(前記文献第265頁参照)。また、過剰の溶解酸素
が、気相(7)
中に放出されるとプロピレンと酸素が混合し、爆発等の
I・ラブルの可能性があり、その対策が必要となる(木
原等編、改訂製造工程図全果、von■、p286、化
学工業社(197B))。Furthermore, since the solubility of oxygen in water is low, it is necessary to increase its solubility, and the higher the olefin, the lower the reactivity, so the reaction conditions are 14
The conditions are severe, such as 0°C and l 4 a trn. Note that under these conditions, the reaction rate of propylene was more than 99%, the selectivity to acetone was 92%, and 2
It is said that ~4% of propionaldehyde is produced as a by-product (see page 265 of the above-mentioned document). Additionally, if excess dissolved oxygen is released into the gas phase (7), propylene and oxygen will mix, potentially causing an explosion or other I/Rubble, and countermeasures will be required (Kihara et al., ed., revised). Complete manufacturing process diagram, von ■, p286, Kagaku Kogyosha (197B)).
このように、いずれの方法も、比較的高温、高圧下で行
われており、より温和な条件下で、かつ一般でアセ1−
ンを合成できる方法が望まれていた。In this way, both methods are carried out at relatively high temperatures and pressures, and are generally carried out under milder conditions.
There was a desire for a method that would allow the synthesis of
(発明の目的)
本発明の目的は、これらの課題を解決するために、より
温和な条件下に、一段でプロピレンを酸素1i、+7体
中の結合酸素により酸化して、アセトンを選択的に高収
率で合成することにある。(Object of the invention) In order to solve these problems, the object of the present invention is to selectively oxidize propylene with the combined oxygen in the oxygen 1i, +7 form in one step under milder conditions to selectively oxidize acetone. The aim is to synthesize with high yield.
要するに本発明は、酸素分子が金属イオンに配位結合し
て酸素錯体を形成し得る遷移金属錯体を触媒成分の1つ
として、さらにプロピレンを配位結合し、プロピレン錯
体を形成し得る別種の遷移金属錯体を含む複合触媒を用
い、錯体形成によって活性化されたプロピレンを、錯体
形成によって活性化された結合酸素によって酸化し、非
水溶媒系での温和な条件下でアセトンを合成する方法で
(8)
ある。In short, the present invention uses a transition metal complex in which an oxygen molecule coordinates to a metal ion to form an oxygen complex as one of the catalyst components, and further coordinates propylene to a metal ion to form a propylene complex. This method uses a composite catalyst containing a metal complex to oxidize propylene activated by complex formation with bound oxygen activated by complex formation, and synthesizes acetone under mild conditions in a non-aqueous solvent system ( 8) Yes.
すなわち、本発す目、1、プロピレンを全屈錯体触媒の
存在下に酸素酸化してアセトンを合成する方法において
、該全屈錯体触媒として酸素と配位結合することにより
酸素錯体を形成しi)Iる錯体(MmXn−Liりと、
プロピレンと配位結合しプロピレン錯体を形成し得る錯
体触媒(M’m’Xn“・L’i’)とを含む複合触媒
を用いること(ここでMは周期律第1族、第■〜■族ま
たは第■族の鉄族に属する遷移金属、Xばハロゲン等の
陰イオン、Lは有機リン化合物、M′は周期律第■族の
白金族に属する遷移金属、L′は二1〜リル類、有機フ
ッソ化合物または有機リン化合物、m、m’、n、n’
は前記遷移金属の原子価および陰イオンの原子価により
定まる数、l、ρ1ば配位数を意味する)を特徴とする
。上記m、m“、n、n”は遷移金属イオンの元素数、
および陰イオンの元素数、さらにβ、β°は配位子の数
を示し、1〜4が好ましい。That is, the present invention has the following points: 1. In the method of synthesizing acetone by oxidizing propylene with oxygen in the presence of a total bending complex catalyst, an oxygen complex is formed by coordinating with oxygen as the total bending complex catalyst i) I complex (MmXn-Lito,
Using a composite catalyst containing a complex catalyst (M'm'Xn"・L'i') that can coordinate with propylene to form a propylene complex (where M is Group 1 of the periodic law, X is an anion such as a halogen, L is an organic phosphorus compound, M' is a transition metal belonging to the platinum group of Group II of the periodic table, L' is a class, organic fluorine compound or organic phosphorus compound, m, m', n, n'
is a number determined by the valence of the transition metal and the valence of the anion, and 1 and ρ1 mean the coordination number). The above m, m", n, n" are the number of elements of the transition metal ion,
and the number of anion elements, and β and β° represent the number of ligands, preferably 1 to 4.
各種の有機化合物の酸化反応に対して有効な酸(9)
化剤となりうる酸素錯体については、例えば生体内にお
ける銅ヘムークンバク、鉄ヘムータンパク等で種々検削
されている(大塚、山中用、金属タンパクの化学、講談
社、(1983))。しかし工業的規模で実施された酸
素鏡体による有機物の酸化反応例は著しく少ない。Acids that are effective for oxidation reactions of various organic compounds (9) Various oxygen complexes that can be used as oxidizing agents have been investigated in vivo, such as copper hemoproteins and iron hemoproteins (Otsuka, Yamanaka, Metalloproteins, etc.) Chemistry, Kodansha, (1983)). However, there are extremely few examples of oxidation reactions of organic substances using oxygen enantiomers that have been carried out on an industrial scale.
本発明者らは、有機基質の酸化に利用可能な遷移金属化
合物による安定な酸素錯体について種々検討してきた。The present inventors have conducted various studies on stable oxygen complexes made of transition metal compounds that can be used to oxidize organic substrates.
代表例でのべると、−酸化炭素(CO)吸収液として提
案した塩化第111i1(cu(1) (1りとへキサ
メチルホスホルアミド(別名トリス(ジメチルアミノ)
ボスフィンオキシド、以下hmp aと記す)との錯体
(Cu(1)(1! ・hmp a)の溶液(特開昭5
6−118720号および同57−19013号)は、
酸素と接触すると濃い緑色を呈する。Typical examples include hexamethylphosphoramide (also known as tris(dimethylamino)) and hexamethylphosphoramide (also known as tris(dimethylamino)).
A solution of a complex (Cu(1)(1!・hmp a) with bosphine oxide (hereinafter referred to as hmp a)
6-118720 and 57-19013) are
It takes on a dark green color when in contact with oxygen.
このような錯体は、一般式MmXn−T−42であわし
た場合、m=l、n−1、β−1となる。また、Ti
(3)またはV(3)を中心金属とし、陰イオンを例え
ばC7!−とした場合、生成錯体は(10)
T i (3)Cj!3 ・hmp a、、V (3)
C/3 ・hmpaであり、それぞれm−1、n・−3
、ρ・・1となる。When such a complex has the general formula MmXn-T-42, m=l, n-1, β-1. Also, Ti
(3) or V(3) is the central metal, and the anion is, for example, C7! -, the resulting complex is (10) T i (3) Cj! 3 ・hmp a,,V (3)
C/3 ・hmpa, m-1 and n・-3 respectively
, ρ...1.
ところで、通常、Cu(])化合物の溶液LSI酸素を
吸収すると、次式の如く、低原子1市の111mの銅が
2価へと酸素酸化されることから、本発明者らは、当初
、CIJ (1)Cff −hmp a〆容/pi、L
こおいても同様な酸化反応が起こり、その結果緑色に変
化したものと)えた。By the way, normally, when a solution LSI of a Cu(]) compound absorbs oxygen, 111 m of low-atom copper is oxidized to divalent copper as shown in the following formula. CIJ (1) Cff -hmp a〆content/pi, L
A similar oxidation reaction occurred here, resulting in a green color.)
−−CLl (2) +Or−T (4)しかし、2(
llliの銅化合物(C11(2) (1!2)とhm
paとの錯体の溶液の色は暗赤色であり、」二連のよう
な酸化反応は起こっていないことが分った。この点をさ
らに明らかにするため、それぞれの溶液の紫外吸収スペ
クトルを測定したところ第1図に示すように、CIJ
(1) CI2− hmp a錯体溶液(/8媒:エタ
ノール)のスペクトル(第1図の1)と該錯体溶液に酸
素を吸収させた/8液のスペクトル(第1図の2)&;
J、2価の銅ij)体(CIJ (2)Cil!2 ・
(hrnpa)z)i’8/&のスペクトル(第1図
の3)と全く異なっていることが分った。これらの結果
から、C1」 (1)C7!・h m p a /8液
では、酸素を吸収しても、その酸素は液中のCu(1)
をCIJ(2)に酸化するためには消費されず、酸素分
子としてCIJ(1)に配位した、いわゆる酸素錯体と
して存在することがa忍められた。--CLl (2) +Or-T (4) However, 2(
lli copper compounds (C11(2) (1!2) and hm
The color of the solution of the complex with pa was dark red, indicating that no oxidation reaction was occurring. To further clarify this point, we measured the ultraviolet absorption spectra of each solution, and as shown in Figure 1, CIJ
(1) Spectrum of CI2-hmpa complex solution (/8 medium: ethanol) (1 in Figure 1) and spectrum of /8 solution in which the complex solution absorbs oxygen (2 in Figure 1) &;
J, divalent copper ij) body (CIJ (2) Cil!2 ・
(hrnpa)z)i'8/& spectrum (3 in Figure 1) was found to be completely different. From these results, C1" (1) C7!・In h m p a /8 liquid, even if oxygen is absorbed, the oxygen is absorbed by Cu(1) in the liquid.
It was hypothesized that CIJ(2) was not consumed to oxidize CIJ(2), but existed as a so-called oxygen complex, which was coordinated to CIJ(1) as an oxygen molecule.
一定濃度のCu (1)C7!−hmp aQff体の
溶液について酸素吸収量を測定した結果、Cu (1)
に対しての酸素吸収モル比ば2:1であり、次式にUt
って生成する酸素61f体であることがわかった。この
ような酸素錯体は未だ報告されていない。Constant concentration of Cu (1)C7! -hmp As a result of measuring the amount of oxygen absorption in aQff solution, Cu (1)
The molar ratio of oxygen absorption to Ut is 2:1, and the following equation shows that Ut
It was found that this is the oxygen 61f form that is produced. Such an oxygen complex has not yet been reported.
2 Cu (]、 ) C7!−h m I) a→−
02−−會(Cu(1)C7!・hmpa))4 ・0
2 (5)本酸素錯体は安定であり、結合酸素によって
、Cu(1)をCu(2)へと酸素酸化するには、10
0°Cにおける煮沸を必要とする程である。また、この
酸素錯体の特色は、配位した酸素が加熱または減圧脱気
によっても脱離しないこと、すなわら、酸素吸収反応が
不可逆的であることであることである。このため、Cu
(1)Cf・hmpa錯体溶液を酸素またるJ空気と
を接触させて、酸素錯体を形成させた後、加熱または減
圧脱気により過剰のM離酸素を容易に除去することがで
きる。2 Cu (], ) C7! -h m I) a→-
02--kai(Cu(1)C7!・hmpa))4 ・0
2 (5) This oxygen complex is stable, and oxygen oxidation of Cu(1) to Cu(2) by bound oxygen requires 10
So much so that it requires boiling at 0°C. Further, a feature of this oxygen complex is that the coordinated oxygen does not desorb even by heating or degassing under reduced pressure, that is, the oxygen absorption reaction is irreversible. For this reason, Cu
(1) After the Cf/hmpa complex solution is brought into contact with oxygen and J air to form an oxygen complex, excess M-separated oxygen can be easily removed by heating or vacuum degassing.
したがって本酸素錯体の結合酸素による有機基質の酸化
反応では、反応器の気相部に未反応の酸素の残存等をさ
けることができるので、安全性の面で非密に有利となる
。また本発明の511体は、空気中から選択的に酸素を
吸収し、純酸素によるものと全く同し酸素錯体を形成す
るので 酸素源は空気で十分である。Therefore, in the oxidation reaction of an organic substrate by the bound oxygen of the present oxygen complex, it is possible to avoid unreacted oxygen remaining in the gas phase of the reactor, which is advantageous in terms of safety. Further, the 511 body of the present invention selectively absorbs oxygen from the air and forms an oxygen complex exactly like that of pure oxygen, so air is sufficient as an oxygen source.
一方、」一連のように遷移金属化合物に配付することに
よって活性化された結合酸素によってプロピレンを酸化
しアセトンを合成するのであるが、プロピレンをプし1
ピレン錯体として活性化できれば、本酸化反応をより低
〆詰・低圧化できることになる。On the other hand, acetone is synthesized by oxidizing propylene with bound oxygen activated by distributing it to a transition metal compound in a series of steps.
If it can be activated as a pyrene complex, the oxidation reaction can be performed at a lower concentration and pressure.
そのため、次に周期律第■族の白金族に属する遷移金属
の錯体について種々の検討を行、った。代(13)
表側として塩化パラジウムPd (2)C7!2につい
て述べるならば、Pd (2)C12は、」二連のh
m p a中に次式のようにhmp aを1〜2分子配
位した錯体を形成し、よく溶解する。Therefore, we next conducted various studies on complexes of transition metals belonging to the platinum group of group Ⅰ of the periodic law. (13) If we talk about palladium chloride Pd (2)C7!2 as the front side, Pd (2)C12 is ``double h
A complex in which one or two molecules of hmpa are coordinated in mpa as shown in the following formula is formed and is well dissolved.
P d (2) Cj! 2 +2 h m p a
。P d (2) Cj! 2 +2 h m pa
.
Pd (2)Ce2 ・ (hmpa)2 (6)この
錯体を一般M″m ’ X n“・I4°lであられし
た場合、ml−1、nl−2,7!’=2となる。また
、中心金属イオンをPt(2)またはIr (3)とし
、陰イオンを5042″とした場合生成錯体はそれぞれ
Pt (2)SO4・ (hmpa)2、Ir (3)
2 (SO4)3 ・ (hmpa)zであり、前者は
ml−1、nl−1,11−2であり後者はml−2、
nl−3,7!′−2となる。Pd (2) Ce2 ・ (hmpa) 2 (6) When this complex is mixed with the general M″m′ X n″・I4°l, ml−1, nl−2,7! '=2. In addition, when the central metal ion is Pt (2) or Ir (3) and the anion is 5042'', the resulting complexes are Pt (2) SO4 (hmpa) 2 and Ir (3), respectively.
2 (SO4)3 ・ (hmpa)z, the former is ml-1, nl-1, 11-2, and the latter is ml-2,
nl-3,7! '-2.
まず、このPd (2)CR2・ (hmpa) 2錯
体がプロピレンを配位結合して、新しいプロピレン錯体
を形成しうるかどうかを、ガス吸収法で検削した。ずな
わら、h m p a単独溶液系と、Pd (2)(1
!2・ (hmpa)2錯体溶液系についてプロピレン
の吸収量を比較測定したところ、(14)
両者には変化がなく、吸収け4J溶媒としてのh mp
aに対する物理溶解の値であ、った。そこで、より安定
なプロピ1.・ン11を体を形成しFるpa (2)錯
体について種々検問した。First, a gas absorption method was used to examine whether this Pd (2) CR2 (hmpa) 2 complex could coordinately bond propylene to form a new propylene complex. Zunawara, h m pa single solution system and Pd (2) (1
! When the absorption amount of propylene was measured comparatively for the 2.(hmpa)2 complex solution system, (14) there was no change in both, and the absorption amount was 4J as a solvent.
This is the value of physical dissolution for a. Therefore, the more stable propylene 1.・N11 forms a body and Frupa (2) Various tests were conducted regarding the complex.
その結果、代表例で述べるならば、修飾配位子(補助錯
化剤)としてニドすJ14J’jヲP d (2) C
ff2− (hmp a) 2 i:j体?g ?&に
加えた系がプロピレン吸収量が大きくなるごとが分った
。すなわち、hmpa/ヘンゾニトリル(PhCN)系
とhmpa/ベンゾニトリル/Pd (2)(1!2系
の各溶液のガス吸収量を測定し、各溶液のプロピレン吸
収量を比較したものを第2図に示す。非水系のため、溶
媒と修飾配位子の系(A>のみでもプロピレン吸収Iば
大きいが、pd (2)錯体が存在する場合(B)はこ
れより吸収量が増加しており、Pd (2)イオンとプ
ロピレンとの安定な錯体が形成されていることが明らか
である。As a result, to give a representative example, as a modified ligand (auxiliary complexing agent)
ff2- (hmp a) 2 i:j body? G? It was found that the propylene absorption amount increased in the system added to &. That is, the gas absorption amount of each solution of the hmpa/benzonitrile (PhCN) system and the hmpa/benzonitrile/Pd (2) (1!2 system) was measured, and the propylene absorption amount of each solution was compared as shown in Figure 2. Since it is a non-aqueous system, propylene absorption is large even in the solvent and modified ligand system (A> alone), but in the presence of pd (2) complex (B), the absorption amount increases. , it is clear that a stable complex of Pd (2) ions and propylene is formed.
すなわち、Pd (2)CH12−(hmpa) 2錯
体溶液にニトリル類の代表としてアセト二I・リル(C
H3CN)を加えると次のような新しい錯体が生成する
。That is, as a representative of nitriles, acetonyl-lyl (C
When H3CN) is added, a new complex is formed as shown below.
Pd (2)C112・ (hmpa) 2+CH3C
N−=Pd (2)CnH2・CH3CN−hmpa十
hmpa (7)このt)のにプロピレンを通気すると
次式に示したまうに安定なプロピレン錯体を生成する。Pd (2) C112・ (hmpa) 2+CH3C
N-=Pd (2) CnH2.CH3CN-hmpa10hmpa (7) When propylene is bubbled through step t), a very stable propylene complex shown by the following formula is produced.
P d (2) C7!2 ・CH3CN−11rnp
a十CH3CH= CH2
−→Pd (2)Cff2 ・’C3H6−CH3CN
Nbmpa (8)このような安定な錯体ではプロピレ
ンが著しく活性化される。P d (2) C7!2 ・CH3CN-11rnp
a0CH3CH= CH2 -→Pd (2) Cff2 ・'C3H6-CH3CN
Nbmpa (8) Propylene is significantly activated in such stable complexes.
以」二のように、プロピレン錯体としてPd(2)イオ
ンに配位し、活性化されたプロピレンを、前述の酸素錯
体中の結合酸素によって、非水溶媒系で温和な条件下の
もとに、一段で酸化してアセトンを合成することができ
る。As described in 2 below, activated propylene is coordinated to Pd(2) ion as a propylene complex and activated by the bound oxygen in the oxygen complex described above in a non-aqueous solvent system under mild conditions. , can be oxidized in one step to synthesize acetone.
要するに配位子でもある?&伏のh m p aまたは
他の適当な溶媒を用いて、Cu (1) CIlCll
−h&M体およびPd (2)CnH2・CH3CN
・h m p aの錯体を溶解した液に後述の如く、酸
素または空気等の酸素含有気体を通気して適切な濃度の
酸素錯体とし、過剰の酸素は必要に応して加熱または脱
気などにより取除き、これにプロピ1/ンを通気して、
プロピレン錯体を形成する。この錯体形成により活性化
されたプr′、1ピl/ンC11′酸素11(体中の結
合酸素によって40℃付近のような低温で酸化され、は
ぼ定量的にアセトンを生成する。In other words, is it also a ligand? Cu (1) CIlCll using h mpa or other suitable solvent.
-h&M body and Pd (2) CnH2・CH3CN
・As described below, oxygen or an oxygen-containing gas such as air is passed through the solution containing the h m p a complex to obtain an oxygen complex at an appropriate concentration, and excess oxygen is removed by heating or degassing as necessary. and bubbled with 1/2 liter of propylene.
Forms a propylene complex. This complex formation activates pr', 1 pyl/n, C11', oxygen 11, which is oxidized by bound oxygen in the body at a low temperature, such as around 40° C., to produce acetone almost quantitatively.
この酸化反応は次の式で示される。This oxidation reaction is shown by the following equation.
(Cu (1)C1l ・hmp a)202 ト2P
d (2) Cl2−2・CH2=CHCl−1+ −
CI(:l CN+2 hmp a−シ2CH3COC
r+3+2Cu(])C1−t+mpa+2Pd (2
)C7!z ・CH3CN−hmpa (9)このよう
に、本発明においては、Cu(1)錯体に配位し、活性
化された酸素分子により、Pd(2)&!体に配位し、
活性化されているプロピレンが酸化されてアセトンが生
成するため、錯体の中心金属の原子価に変化はない。し
たがって本合成法は、従来法の如(Pd (2)イオン
と水とによる酸化反応を利用する方法等とは、機構が全
く異なるものであり、また反応終了後に、蒸留等の操作
により生成物と触媒液を分離後、再び触媒液(17)
に空気を通気し、さらにプロピレンを通気すれば反応式
(5)、(8)に従って酸素錯体とプロピレン錯体が再
生され、反応式(9)によりアセ1−ンを生成すること
を繰り返し行えるという大きな利点を有する。なお、爆
発限界外の範囲でプロピレンと酸素の混合ガスを通気し
ても同様な効果が得られる。また、反応基質である酸素
とプロピレンを錯体として活性化しているため、常圧下
、約40℃という温度で従来法に優る反応速度を達成す
ることができる。さらに、温和な条件下での反応である
ため、後述の実施例で述べる如く、副生物が少なく、選
択率を改善することができる。(Cu (1) C1l ・hmp a) 202 t2P
d (2) Cl2-2・CH2=CHCl-1+ −
CI(:l CN+2 hmp a-ci2CH3COC
r+3+2Cu(])C1-t+mpa+2Pd (2
)C7! z ・CH3CN-hmpa (9) In this way, in the present invention, Pd(2) &! Coordinating with the body,
Since the activated propylene is oxidized to produce acetone, the valence of the central metal of the complex remains unchanged. Therefore, the mechanism of this synthesis method is completely different from conventional methods (methods that utilize an oxidation reaction between Pd (2) ions and water), and after the completion of the reaction, the product is purified by operations such as distillation. After separating the catalyst liquid and the catalyst liquid, air is again aerated into the catalyst liquid (17), and propylene is further aerated. According to reaction formulas (5) and (8), the oxygen complex and propylene complex are regenerated, and according to reaction formula (9), the oxygen complex and the propylene complex are regenerated. It has the great advantage of being able to repeatedly generate acetone.The same effect can also be obtained by aerating a mixed gas of propylene and oxygen in a range outside the explosive limit.Also, the reaction substrate oxygen and propylene are activated as a complex, it is possible to achieve a reaction rate superior to conventional methods at a temperature of about 40°C under normal pressure.Furthermore, since the reaction is conducted under mild conditions, it is possible to achieve a reaction rate superior to conventional methods at a temperature of about 40°C. As described above, there are fewer by-products and the selectivity can be improved.
本発明の複合触媒系における酸素錯体を形成し得る錯体
触媒(MmXn−L7りにおけるM m Xnとしては
、周期律第1族のCu、Ag、第■族のTi、、Zr、
第■族のV、、Nb1第■族のCr。The complex catalyst capable of forming an oxygen complex in the composite catalyst system of the present invention (Mm
V of group Ⅰ, Nb1 Cr of group Ⅰ.
MoXW、第■族のM n 、第■族のFe、Co。MoXW, Group II Mn, Group II Fe, Co.
Ni、等の塩類が好ましく、特にCu(1)、Ti (
3) 、V (3)のハロゲン化物が好ましい。Salts such as Ni, etc. are preferable, and salts such as Cu(1), Ti(
3) , V (3) halides are preferred.
配位子I、としては、リン酸の誘導体であるトリフ(1
8)
ェニルホスフィンオキシド、ヘキサメチルホスホルアミ
ド、リン酸とメタノール、エタノール等の反応からでき
るモノ、ジ、トリエステル、およびメチルホスホン酸ジ
メチル、ジメチルホスフィン酸メチル等、亜リン酸の誘
導体である、亜リン酸とメタノール、エタノール等の反
応により生成されるモノ、ジ、トリエステル、フェニル
亜ホスホン酸エステル、ジメチルホスフィン酸エステル
、トリエチルホスフィン、l−リフェニルフオスフィン
等で代表される有機リン化合物が好ましく、特にヘキサ
メチルホスホルアミド(hmpa)が好ましい。As the ligand I, trif(1) which is a derivative of phosphoric acid is used.
8) Phenylphosphine oxide, hexamethylphosphoramide, mono-, di-, and triesters formed from the reaction of phosphoric acid with methanol, ethanol, etc., and derivatives of phosphorous acid such as dimethyl methylphosphonate and methyl dimethylphosphinate. Preferred are organic phosphorus compounds typified by mono-, di-, and triester, phenylphosphonite, dimethylphosphinate, triethylphosphine, l-riphenylphosphine, etc. produced by the reaction of phosphoric acid with methanol, ethanol, etc. , especially hexamethylphosphoramide (hmpa).
一方、プロピレン錯体を形成し得る錯体触媒(M ’
m ’ X n ” L ’ Ro)におけるM ’
m ’ X n ’としては、第■族の白金族に属する
遷移金属の低原子価イオンの塩類が好ましく、特にPd
(2)、pt(2)またはIr(3)のハロゲン化物
が好ましい。配位子L′としては、アセトニトリルプロ
ピオニトリル、ベンゾニトリル、l・ルニI−IJル等
のニトリル類、上述の有機リン化合物、フ・ノ化トルエ
ン、ヘンシトリフロライド、等の有機フッ素化合物が好
ましく、特にニトリル類が好ましい。On the other hand, a complex catalyst (M'
M' in m'Xn''L'Ro)
As m'
(2), pt(2) or Ir(3) halides are preferred. As the ligand L', nitriles such as acetonitrile propionitrile, benzonitrile, l-runi I-IJ, the above-mentioned organic phosphorus compounds, organic fluorine compounds such as fluorinated toluene, hesitrifluoride, etc. are preferred, and nitriles are particularly preferred.
/8/&状態で反応を行う場合の溶媒としては、複合触
媒を溶かすとともに、生成するアセトン(b。When the reaction is carried out in the /8/& state, the solvent used is acetone (b.
p.56℃/760龍)fg)との分離が容易であるも
のが好ましい。このような溶媒としては、n−ヘキサン
、l・ルエン、シクロヘキサン、メチルイソブチルケト
ン、シクロヘキサン、エタノール、エチレングリコール
、酢酸ブチル、プロピレンカーボネ−1−、クロロポル
ム、クロロヘンゼン、ピリジン、テトラヒドロフランな
どの各種溶媒から選ばれた少なくとも一種の溶媒または
これらの混合物があげられる。また配位子I,または■
,“が液体の場合、そのものを溶媒として兼用すること
もできる。p. 56°C/760 dragon) fg) that can be easily separated is preferred. Such solvents include various solvents such as n-hexane, l-luene, cyclohexane, methyl isobutyl ketone, cyclohexane, ethanol, ethylene glycol, butyl acetate, propylene carbon-1-, chloroporum, chlorohenzene, pyridine, and tetrahydrofuran. Examples include at least one selected solvent or a mixture thereof. Also, the ligand I, or ■
, " is a liquid, it can also be used as a solvent.
また、複合錯体を活性炭、ケイ酸塩、ポーラスガラス、
または巨大網状構造を有するポリマー等の多孔質担体に
担持させ、プロピレンを酸素錯体中の結合酸素により酸
化させてアセトン合成を行うこともできる。In addition, composite complexes such as activated carbon, silicate, porous glass,
Alternatively, acetone can be synthesized by supporting it on a porous carrier such as a polymer having a giant network structure and oxidizing propylene with the bound oxygen in the oxygen complex.
反応温度は余り低いと、酸化速度が遅くなるので、40
℃Ju上が好ましく、特に60〜80℃がよい。If the reaction temperature is too low, the oxidation rate will be slow;
℃Ju or higher is preferable, and 60 to 80℃ is particularly preferable.
反応圧力は、高い方が酸素吸収速度が大きくなり、また
液中のプロピレン量が増大し、活1)1,化されたプロ
ピレン濃度が高くなるため好ましいが、常圧でも十分な
反応速度がjUられる。A higher reaction pressure is preferable because the oxygen absorption rate increases, the amount of propylene in the liquid increases, and the concentration of activated 1) 1, converted propylene increases, but even at normal pressure, the reaction rate is sufficient. It will be done.
本発明において、塩基性溶媒、例えばスルポラン、ジメ
チルスルポラン、ジノチルスルボギシド、ジメチルホル
ムアミド、トリメチルメタン、ジメチルスルポン等を錯
体/8液へ添加するか、またII錯体そのもの溶媒とす
ることによって、アセトン生成反応を著しく促進するこ
とができる。In the present invention, by adding a basic solvent such as sulporan, dimethylsulporan, dinotyl sulbogide, dimethylformamide, trimethylmethane, dimethylsulpone, etc. to the complex/8 solution, or by using the II complex itself as a solvent. , can significantly accelerate the acetone production reaction.
なお、本発明の反応は非水系で行われるが、沈娘が生成
しない範囲の水の存在は何ら差支えない。Although the reaction of the present invention is carried out in a non-aqueous system, there is no problem with the presence of water in a range where no precipitate is produced.
以上、新しい錯体およびその特111さらにはそれを用
いる合成反応例をのべた。次に本発明を実施例により、
、さらに詳細に説明する。なお実施例中のガスの体積は
標準状態の値である。Above, we have described 111 new complexes and their characteristics, as well as examples of synthetic reactions using them. Next, the present invention will be explained by examples.
, will be explained in more detail. Note that the gas volumes in the examples are values under standard conditions.
(21)
(発明の実施例)
実施例1
内容積500mlの栓付試験管に、塩化第1銅(C11
(])C7り5g (50ミリモル)およびhmpa
325gを仕込み、Cu (1) C7!・hmpai
旧本熔l夜3 3 0 m nを塔埠製した。さらに(
亀の5 0 0m1!栓付試験管に塩化パラジウム(P
d(2)C7!2)1.3g (7ミリモル)およびア
セト二l−リル130gを仕込み、Pd (2) C7
!2・ (CH3 CN)2 &if体溶液170mn
を調製した。その後、両者を容量1pの反応器に移し、
C11(1)CβとしてQ, l m o (2 /
1、Pd (2)C7!2として0.015mo7!/
7!の錯体触媒溶液(Cu (1)Cj!−hmpa/
Pd (2)C7+2・CH3 CN− hmpa/h
mpa−CH3 CN系)500ml!を調製した。(21) (Embodiments of the invention) Example 1 Cuprous chloride (C11
(]) C7ri 5g (50 mmol) and hmpa
Prepare 325g, Cu (1) C7!・hmpai
A 330-meter-long tube was produced at Tobu. moreover(
Turtle's 500m1! Add palladium chloride (P) to a test tube with a stopper.
d(2)C7!2) 1.3g (7 mmol) and 130g of acetonyl-lyl were charged, and Pd(2)C7
! 2.(CH3CN)2&if body solution 170mn
was prepared. After that, both were transferred to a reactor with a capacity of 1 p.
C11(1) As Cβ, Q, l m o (2 /
1, Pd (2) 0.015mo7 as C7!2! /
7! complex catalyst solution (Cu(1)Cj!-hmpa/
Pd (2) C7+2・CH3 CN- hmpa/h
mpa-CH3 CN system) 500ml! was prepared.
これに、25℃、常圧下で空気2.51を通気したとこ
ろ、見掛り上340mn(14ミリモル)の酸素が吸収
されたが、その後、窒素ガスを通気したところ、反応器
中の気相部の酸素および液中(22)
に物理熔解していた酸素が除去された。しかし、液中に
は260m+2の酸素が、酸素111体(0,011m
o n / 7りを形成して存在しており、この酸素
錯体中の結合酸素からの酸素の脱離は、加熱脱気等によ
っても認められず、酸素tIY体の形成による酸素吸収
は不可逆的であることが認められた。When 2.5 liters of air was bubbled through this at 25°C and normal pressure, an apparent amount of 340 mn (14 mmol) of oxygen was absorbed, but when nitrogen gas was then bubbled through, the gas phase in the reactor The oxygen and the oxygen physically dissolved in the liquid (22) were removed. However, there are 260m+2 oxygen in the liquid and 111 oxygen bodies (0,011m
o n / 7 exists, and desorption of oxygen from the bound oxygen in this oxygen complex is not observed even by thermal deaeration, etc., and oxygen absorption due to the formation of oxygen tIY form is irreversible. It was recognized that
これらの操作の後、プロピレンを25°C1常圧下で1
p通気したところ、液中に700mβが吸収され、液中
のプロピレン濃度は(1,06m o 1 /lとなっ
た。その後直りに60℃に加温し、30分間反応させた
後、生成物をガスクl−171グラフィーで分析した。After these operations, propylene was heated at 25°C under normal pressure.
When the solution was aerated with p, 700 mβ was absorbed into the solution, and the propylene concentration in the solution became (1.06 m o 1 /l). was analyzed using Gasc l-171 graphy.
その結果、アレトンが0.51g(8,8ミリモル)を
生成していた。プロピレン錯体と酸素錯体の反応は前述
の(9)式に従い、かつ本実施例におい°(はプ11ピ
L・ン鉗体が酸素錯体に対して過剰に存在するので、ア
セ1ン生成量は、酸素錯体濃度で規制される。従って、
本実施例においてアセトン収率を酸素錯体中の結合酸素
基111jで示すと80%であっ人二。As a result, 0.51 g (8.8 mmol) of aretone was produced. The reaction between the propylene complex and the oxygen complex follows Equation (9) above, and in this example, since the propylene complex is present in excess with respect to the oxygen complex, the amount of acetin produced is , is regulated by the oxygen complex concentration. Therefore,
In this example, the acetone yield, expressed as the bonded oxygen group 111j in the oxygen complex, was 80%.
実施例2
実施例1において、反応温度を40°Cおよび90℃と
する他は、同様な操作を行い、30分間反応させた。そ
の結果、アセトンはそれぞれ0.31g(5,3ミリモ
ル) 、4.3 g (7,4ミリモル)生成しており
、40°Cの場合のアセトン収率は48%、90℃の場
合67%であった。特に、反応温度90℃の場合、反応
器気相部へのプロピレンの脱離が顕著に認められ、徒ら
に反応温度をトげるとプロピレンの酸化速度は速くなる
ものの液中のプロピレン錯体1度が低下するため、アセ
トン収率が低下することがわかった。Example 2 The same operation as in Example 1 was performed except that the reaction temperature was changed to 40°C and 90°C, and the reaction was carried out for 30 minutes. As a result, 0.31 g (5.3 mmol) and 4.3 g (7.4 mmol) of acetone were produced, respectively, and the acetone yield was 48% at 40°C and 67% at 90°C. Met. In particular, when the reaction temperature is 90°C, propylene is noticeably desorbed into the gas phase of the reactor. It was found that the acetone yield decreased due to the decrease in the concentration.
なお、圧力を上げることによって、温度を上げても液中
のプロピレン濃度を一定に保つことは可能であった。Note that by increasing the pressure, it was possible to keep the propylene concentration in the liquid constant even if the temperature was increased.
実施例3
実施例1において、アセ1−ニトリルをヘンジニトリル
に置き換える以夕)は同様な操作および反応を行った結
果、アセトンが0.57g(9,9ミリモル)生成して
おり、アセトニトリルをヘンジニトリルに変えることに
より、アセトン収率は、アセトニトリルの場合の80%
から90%へと−に昇した。Example 3 In Example 1, 0.57 g (9.9 mmol) of acetone was produced as a result of the same operation and reaction in which ace-1-nitrile was replaced with hendinitrile. By changing to nitrile, the acetone yield is 80% of that of acetonitrile.
It rose from - to 90%.
実施例4
実施例3において、反応温度を40℃とし、他は同様な
操作、反応を行ったところ、アセトン収率は85%に達
した。Example 4 In Example 3, the reaction temperature was set to 40° C., and the other operations and reactions were the same, and the acetone yield reached 85%.
実施例5
実施例1において、空気を純酸素とする以外は同様な操
作を行ったところ、液中の酸素錯体濃度およびプロピレ
ン錯体濃度に有為の差は認められず、また、実施例と同
条件で反応を行ったところ、アセトン収率ば82%であ
った。このように、本発明においては、酸素源は純酸素
である必要はなく、安価な空気で十分である。Example 5 When the same operation as in Example 1 was performed except that the air was replaced with pure oxygen, no significant difference was observed in the oxygen complex concentration and propylene complex concentration in the liquid. When the reaction was carried out under these conditions, the acetone yield was 82%. Thus, in the present invention, the oxygen source does not need to be pure oxygen, and inexpensive air is sufficient.
実施例6
実施例1および3において、hmp aを50g(0,
3gモル)、ヘンゾニトリルを8g(0,1モル)とし
、スルポランを240g(2,0モル)加え、他は同様
の組成および条件で反応を行ったところ、アセトンが0
.63g(10,8ミリモル)生(25)
成した。これは酸素錯体中の結合酸素基準の収率″(:
98%である。また、副生成物も検出限界以下であった
。スルホランで代表される塩基性溶媒が、収率向−にに
非常に有効であることが示される。Example 6 In Examples 1 and 3, hmp a was added to 50 g (0,
When the reaction was carried out using the same composition and conditions except for adding 8 g (0.1 mol) of henzonitrile and 240 g (2.0 mol) of sulporan, acetone was 0.
.. 63 g (10.8 mmol) raw (25) was produced. This is the yield based on bound oxygen in the oxygen complex” (:
It is 98%. Furthermore, by-products were also below the detection limit. It is shown that basic solvents such as sulfolane are very effective in improving yield.
実施例7
実施例6において、Pd (2)(J2の代わりにPt
(2)Cβ2を8g(0,03モル)用いる他は、同
様な操作、反応を行ったところ、アセトン収率ば99%
であった。Example 7 In Example 6, Pd (2) (Pt instead of J2)
(2) When the same operation and reaction was performed except that 8 g (0.03 mol) of Cβ2 was used, the acetone yield was 99%.
Met.
実施例8
実施例6においてCu(L)C#を臭化第1銅(Cu
(1)Br)とし他は同様な条件で反応を行ったところ
、アセトン収率は96%であった。Example 8 In Example 6, Cu(L)C# was converted into cuprous bromide (Cu
When the reaction was carried out under the same conditions except for (1) Br), the acetone yield was 96%.
また、Cu (1) (1!をヨウ化第1銅(Cu(I
M)とした場合はアセ1−ン収率は97%となった。In addition, Cu (1) (1!
M), the ace1-one yield was 97%.
実施例9
実施例7において、PL (2)Cβ2をpt(2)B
r2とし、さらにCu (1) (1!をCu(1)B
rとして反応を行ったところ、アセトン(26)
収率は97%であった。Example 9 In Example 7, PL(2)Cβ2 was replaced by pt(2)B
Let r2 and further set Cu (1) (1! to Cu (1) B
When the reaction was carried out as r, the yield of acetone (26) was 97%.
実施例10
実施例6において、ベンゾニトリルをヘンシトリフロラ
イドとし、他は同様な操作を行ったところ、アセトン収
率93%であった。Example 10 The same procedure as in Example 6 was carried out except that hensitrifluoride was used instead of benzonitrile, and the acetone yield was 93%.
実施例11
実方缶f列3において、h m p aを85Bとし・
ン容媒としてトルエン275gを加える他は同様にして
反応を行ったとごろ、アセ1ン収率は92%であり、実
施例3の場合とほぼ同しであった。Example 11 In real can f row 3, h m p a is 85B.
When the reaction was carried out in the same manner except that 275 g of toluene was added as a solvent, the acetone yield was 92%, which was almost the same as in Example 3.
実施例12
実施例6において、爆発限界外で空気とプ1:Iピレン
を同時に触媒溶液中に反応?&量/ガス通気速度−30
h−1の割合でj+D気したところ、プに1ピレンの7
6%がアセ1−ンへと酸化された。Example 12 In Example 6, air and P1:I pyrene were simultaneously reacted in the catalyst solution outside the explosion limit? &Amount/Gas ventilation rate -30
When I tried j + D at the ratio of h-1, I got 7 of 1 pyrene.
6% was oxidized to ace1-ene.
実施例13
実施例6において、に u (1) C1,、P(](
2)Cβ2、hmpa、 ・\ンゾニトリル、スルボラ
ンを同時に反応器に添加した。その結果、均一/8液が
得られ、さらに実施例12と同様の反応を行ったところ
、プロピレンのアセ1〜ンへの転化率に有為の差は認め
られなかった。従って、本合成反応においては、実施例
1に示したような段階的な操作を必ずしも必要としない
ことは明らかである。Example 13 In Example 6, u (1) C1,, P(](
2) Cβ2, hmpa, zonitrile, and sulborane were simultaneously added to the reactor. As a result, a homogeneous /8 liquid was obtained, and when the same reaction as in Example 12 was carried out, no significant difference was observed in the conversion rate of propylene to acetone. Therefore, it is clear that stepwise operations as shown in Example 1 are not necessarily required in this synthetic reaction.
実施例14
実施例6において、Cu (1)czをV(3)Cn3
に置き変え、V (3) (1!3として0.1mo
12 / i’ 、 P d (2’) C12として
0.015m。Example 14 In Example 6, Cu(1)cz was replaced by V(3)Cn3
, V (3) (0.1mo as 1!3
12/i', P d (2') 0.015 m as C12.
e/1の触媒溶液を500rr+j!調製する他は同様
な操作を行った。その結果、0.014 m o (1
/ I!の酸素錯体(結合酸素として160m+2)と
o、。500rr+j of e/1 catalyst solution! The same operation was performed except for the preparation. As a result, 0.014 m o (1
/ I! oxygen complex (160m+2 as bound oxygen) and o.
57 m o (1/ j!のプロピレン錯体が生成し
た。その後、これらを40°Cで30分間反応したとこ
ろ、アセトン0.32g(5,5ミリモル)が得られ、
結合酸素基準のアセトン収率は39%であった。A propylene complex of 57 m o (1/j!) was formed. Then, when these were reacted at 40 °C for 30 minutes, 0.32 g (5.5 mmol) of acetone was obtained,
The acetone yield based on bound oxygen was 39%.
実施例15
実施例14において、■(3)C7!3をTiCl3に
置き変え、T i (3) Cj! 30.1 m o
7!/lとする以外は同様な操作を行った。その結果
、0、036 m o A’ / Rの酸素錯体と0.
057moA/pのプロピレン錯体が生成した。これら
を実施例14と同一条件で反応を行ったところ、アセト
ン収率は42%であった。Example 15 In Example 14, (3) C7!3 was replaced with TiCl3, and T i (3) Cj! 30.1 mo
7! The same operation was performed except that the value was set to /l. As a result, an oxygen complex of 0,036 m o A'/R and 0.036 m o A'/R were obtained.
A propylene complex of 057 moA/p was produced. When these were reacted under the same conditions as in Example 14, the acetone yield was 42%.
実施例14
巨大網状型のスチレン・ジビニルヘンゼン共重合体のビ
ーズ(粒径約IHφ、比表面積700〜800nf/g
、オルガノ社製アンバーライi X AD 4)50m
j!に実施例6に示した組成の酸素錯体を含む触媒溶液
を含浸させて吸引ろ過し、粒状触媒を調製した。これを
内径20顛φの硬質ガラス製反応管に充てんし、60℃
に加熱したのち、プロピレンを17!/minの割合で
通気しくSV: l、200h−1) 、出口ガス中の
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した。その結果
、生成物はアセトンのみであり、プロピレン基準のアセ
トン収率は反応開始から2時間まで4%であった。Example 14 Giant reticular styrene-divinylhenzene copolymer beads (particle size approximately IHφ, specific surface area 700 to 800 nf/g
, Organo Amberly i X AD 4) 50m
j! was impregnated with a catalyst solution containing an oxygen complex having the composition shown in Example 6, followed by suction filtration to prepare a granular catalyst. This was filled into a hard glass reaction tube with an inner diameter of 20 mm and heated to 60°C.
After heating the propylene to 17! The product in the outlet gas was analyzed by gas chromatography. As a result, the product was only acetone, and the yield of acetone based on propylene was 4% for 2 hours from the start of the reaction.
その後、出口ガスをリサイクルさせて酸素錯体基準のア
セ1ン収率をめたところ70%に達した。Thereafter, the exit gas was recycled and the acetone yield on the basis of oxygen complexes reached 70%.
さらに、一旦プロピレンの供給を1にめ、空気を通気し
反応で消費された結合0゜を再生し、−に記の(29)
条件で再び酸化実験を繰り返したが、同様な結果が得ら
れた。Furthermore, once the propylene supply was set to 1, air was aerated to regenerate the 0° bonds consumed in the reaction, and the oxidation experiment was repeated under the conditions (29) described in -, but the same results were obtained. Ta.
以」二のことから、本発明の錯体を多孔質担体に担持し
ても酸素錯体中の結合酸素による反応が進行することが
明らかになった。なお、担体としては、珪酸塩、活性炭
、ポーラスガラス等の多孔質担体の使用が可能であり、
また含浸後の処理法としては、吸引ろ過以外に、加熱ガ
ス通気、低温焼成等様々の方法が使用可能である。From the above, it has become clear that even when the complex of the present invention is supported on a porous carrier, the reaction due to the bound oxygen in the oxygen complex proceeds. Note that as the carrier, porous carriers such as silicates, activated carbon, porous glass, etc. can be used.
In addition to suction filtration, various methods such as heating gas aeration, low-temperature calcination, etc. can be used as a treatment method after impregnation.
比較例1
実施例3.11などにおいてニトリル類または有機フッ
ソ化合物を添加せず、他は同様な触媒溶液を調製し、同
様な操作を行った。その結果、アセトンの収率はいずれ
も0.1%以下であった。この結果から修飾配位子とし
ての二l−リル頬、有機フッソ化合物は、配位した金属
イオンの物性を変化させて、安定なプロピレン錯体を形
成し、プロピレンの活性化に大きく寄与することが示さ
れた。Comparative Example 1 A catalyst solution was prepared in the same manner as in Example 3.11, except that no nitriles or organic fluorine compounds were added, and the same operations were performed. As a result, the yield of acetone was 0.1% or less in all cases. From these results, it is clear that the di-lyl-hydryl-organic fluorine compound as a modifying ligand changes the physical properties of the coordinated metal ion, forms a stable propylene complex, and greatly contributes to the activation of propylene. Shown.
比較例2
実施例1と同様の反応器に、Pd (2)Cβ2(30
)
1.3gおよびhmp aを325g仕込め、Pd(2
)CR2・ (hmpa) 2&i+f体のhmp a
i液を調製した。これに酸素は通気−1゛ず、その(l
!は実施例1と同様の1柴作でプロピレンを通気し、同
一条件(60℃、30分)で反応させたが、プロピレン
は全く酸化されなかった。また、金属パラジウム(Pd
(0))の沈毅を生成しなかったので、pd (2)イ
オンによる酸化はh m p a等の非水溶媒系では起
きなかったことが示すものである。Comparative Example 2 In a reactor similar to Example 1, Pd(2)Cβ2(30
) 1.3g and 325g of hmp a, Pd(2
)CR2・ (hmpa) 2&i+f form hmp a
An i solution was prepared. Oxygen is not vented to this, but its (l
! Propylene was aerated in the same manner as in Example 1 and reacted under the same conditions (60° C., 30 minutes), but propylene was not oxidized at all. In addition, metal palladium (Pd
(0)), indicating that oxidation by pd (2) ions did not occur in a non-aqueous solvent system such as h m pa.
比較例3
比較例2で調製した錯体溶液に、Cu (1) Clを
5g加え、Cu (1) C7!/ P d (2)
C122/ h m p aよりなる触媒溶液を調製し
、比較例2と同様の操作および反応を行ったが、プロピ
【/ンの酸化は全く認められなかった。酸素を通気し、
酸素錯体を形成する必要があることが示された。Comparative Example 3 5 g of Cu (1) Cl was added to the complex solution prepared in Comparative Example 2, and Cu (1) C7! / P d (2)
A catalyst solution consisting of C122/h m pa was prepared and subjected to the same operations and reactions as in Comparative Example 2, but no oxidation of propylene was observed. aerate oxygen,
It was shown that it is necessary to form an oxygen complex.
比較例4
比較例3で調製した鏡体溶液に、ベンジエI・リルを加
え、比較例2と同様の操作および反応を行ったが、この
場合も酸素を通気していないのでプロピレンの酸化は認
められなかった。Comparative Example 4 Benzier I.Ril was added to the mirror solution prepared in Comparative Example 3, and the same operations and reactions as in Comparative Example 2 were carried out, but in this case as well, no oxidation of propylene was observed because oxygen was not aerated. I couldn't.
比較例5
比較例2において、酸素を通気したが、プロピレンは全
く反応しなかった。これは遊離の酸素による酸化反応が
杢糸では起きないことを示すものである。Comparative Example 5 In Comparative Example 2, oxygen was bubbled through, but propylene did not react at all. This indicates that oxidation reactions due to free oxygen do not occur in the heathered yarn.
以上の比較例2.3から、本発明がpd (2)C7!
−Cu (2)C1lレドックス系を触媒とするプロピ
レンからのアセトン合成法と全く異なることが明らかで
ある。From the above Comparative Example 2.3, it is clear that the present invention has pd(2)C7!
It is clear that this method is completely different from the acetone synthesis method from propylene using the -Cu (2) C11 redox system as a catalyst.
また、比較例4におけるプロピレン錯体を含む触媒溶液
に、酸素を通気したところ、アセトンが、前述の各実施
例と同様に高収率で生成した。Furthermore, when oxygen was bubbled through the catalyst solution containing the propylene complex in Comparative Example 4, acetone was produced in a high yield as in each of the aforementioned Examples.
以上のことから、本発明が従来法と異なり、プロピレン
錯体の形成により活性化された結合プロピレンが、酸素
錯体の形成により活性化された結合酸素により酸化され
、アセトンを合成するという新しい方法であることが示
される。From the above, the present invention differs from conventional methods in that it is a new method in which bound propylene activated by the formation of a propylene complex is oxidized by bound oxygen activated by the formation of an oxygen complex to synthesize acetone. It is shown that
(発明の効果)
本発明によれば、プロピレンと酸素が遊離の分子として
直接接触するのではなく、特定の複合触媒系によって、
それぞれ遷移金属イオンに配位結合し、活性化された状
態にあるプロピレンと酸素との反応により、室温イ1近
という低温、常圧下で、選択的に高収率で目的とするア
セトンを合成することができる。また本発明の合成法は
副生物が少ないので、その後の精製を含めた製造工程が
簡略化される。なお酸素源として空気を用いても選択的
に酸素を吸収するので、純酸素ガスを用いたものと全く
同し効果が得られる。さらに酸素吸収は不可逆的である
ため、酸素錯体を形成させたのち、過剰の遊!1iIi
酸素を容易に除去することができ、安全性の面でも極め
て有利である。(Effects of the Invention) According to the present invention, propylene and oxygen do not come into direct contact as free molecules, but by a specific composite catalyst system.
The desired acetone is selectively synthesized in high yield at a low temperature near room temperature and normal pressure by the reaction between propylene and oxygen, each of which is coordinately bonded to a transition metal ion and in an activated state. be able to. Furthermore, since the synthesis method of the present invention produces fewer by-products, the manufacturing process including subsequent purification is simplified. Note that even if air is used as an oxygen source, since oxygen is selectively absorbed, the same effect as using pure oxygen gas can be obtained. Furthermore, since oxygen absorption is irreversible, after forming an oxygen complex, there is no excess free! 1iIi
Oxygen can be easily removed, which is extremely advantageous in terms of safety.
第1図は、本発明に用いられる錯体に関する紫外吸収ス
ペクトルを示す図、第2図は、ガス吸収法により、プロ
ピレン錯体の形成を検討した結果を示す図である。
代理人 弁理士 川 北 武 長
(33)FIG. 1 is a diagram showing the ultraviolet absorption spectrum of the complex used in the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the results of examining the formation of a propylene complex by a gas absorption method. Agent: Patent attorney Takenaga Kawakita (33)
Claims (1)
てアセ]・ンを合成Vる方法において、該金属錯体触媒
として酸素と配位結合することにより酸素錯体を形成し
得る錯体(MmXn・l−2)を触媒成分の1つとして
、さらにプロピレンと配位結合しプロピレン錯体を形成
し得る&11体触媒(M’m’Xn’・L ’β°)を
含む複合触媒を用いること(ここでMは周期律第1族、
第■〜■族または第1族の鉄族に属する遷移金属、Xは
ハロゲン等の陰イオン、■、は有機リン化合物、M“ば
周期律第■族の白金族に属する遷移金属、Loはニトリ
ル類、有機フッソ化合物または有機リン化合物、m、m
’、n、n’は前記遷移金属の原子価および陰イオンの
原子価により定まる数、ρ、11は配位数を示す)を特
徴とするアセトンの合成法。 (2、特許請求の範囲において、m、m’、n、(1) n1β、ff’はそれぞれ1〜4であるアセトンの合成
法。 (3)特許請求の範囲第1項または第2項において、前
記XはCA−1Br−1■−等のハロゲン、またはCH
3Coo 、BF4−1PF/、−1S042−等の陰
イオンであることを特徴とするアセトンの合成法。 (4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
おいて、前記配位子I1、Loとしての有機リン化合物
はリン酸または亜リン酸のアルコキシ、アルキルもしく
はアミド誘導体で代表される化合物であることを特徴と
するアセトンの合成法。 (5)特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに
おいて、酸素錯体を形成し得る錯体およびプロピレン錯
体を形成し得る錯体の溶媒として、脂肪族、脂環式、芳
香族炭化水素類、含酸素有機化合物、有機ハロゲン化合
物および含窒素化合物からなる群から選ばれた少なくと
も1種の化合物を用いるか、または配位子り、L’が液
体の場合、該配位子そのものを溶媒として兼用すること
を特(2) 徴とするアセl−ンの合成法。 (6)特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに
おいて、複合触媒の溶液に酸素、空気等の含酸素混合ガ
スおよびプ11ビL・ンをjm気して酸素1()体およ
びプロピレン1j(体を形成せしめ、両者を反応させる
ことを特徴とするアセ1ンの合成法。 (7)特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに
おいて、複合錯体の溶液を多孔質担体に含浸担持させ、
これに酸素、空気等の含酸素混合ガスおよびプロピレン
を通気し、酸素錯体中の結合酸素によってプロピレンを
酸化することを特徴とするアセトンの合成法。 (8)特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれかに
おいて、塩基性(電子供り性)化合物であるスルホラン
、ジメチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、ジメチ
ルポルムアミド等を触媒/8液に添加するか、または複
合触媒の溶媒として使用することを特徴とするアセトン
の合成法。[Claims] (1) In a method for synthesizing acetin by oxygen-oxidizing propylene in the presence of a metal complex catalyst, an oxygen complex is formed by coordinate bonding with oxygen as the metal complex catalyst. A complex containing a complex (Mm'Xn'·L'β°) which can form a propylene complex as one of the catalyst components, and an &11-body catalyst (M'm'Xn'·L'β°) which can coordinately bond with propylene to form a propylene complex. Using a catalyst (where M is Group 1 of the periodic law,
A transition metal belonging to groups ■ to ■ or iron group of group 1, X is an anion such as a halogen, ■ is an organic phosphorus compound, M is a transition metal belonging to the platinum group of group II of the periodic rule, Lo is Nitriles, organic fluorine compounds or organic phosphorous compounds, m, m
', n, n' are numbers determined by the valence of the transition metal and the anion, and ρ and 11 represent the coordination number. (2. In the claims, m, m', n, (1) n1β, ff' are each 1 to 4. (3) In the claims 1 or 2 , the X is a halogen such as CA-1Br-1-, or CH
3Coo, BF4-1PF/, -1S042-, etc., an anion. A method for synthesizing acetone. (4) In any one of claims 1 to 3, the organic phosphorus compound as the ligands I1 and Lo is a compound represented by an alkoxy, alkyl or amide derivative of phosphoric acid or phosphorous acid. A method for synthesizing acetone characterized by the following. (5) In any one of claims 1 to 4, the solvent for the complex capable of forming an oxygen complex and the complex capable of forming a propylene complex is an aliphatic, alicyclic, or aromatic hydrocarbon. , at least one compound selected from the group consisting of oxygen-containing organic compounds, organic halogen compounds, and nitrogen-containing compounds, or when the ligand L' is a liquid, the ligand itself is used as a solvent. (2) A method for synthesizing aceline, which is characterized in that it can be used for both purposes. (6) In any one of claims 1 to 5, oxygen, an oxygen-containing mixed gas such as air, and nitrogen are added to the solution of the composite catalyst to form the oxygen 1() form. and propylene 1j (a method for synthesizing ace1, which is characterized in that the two are reacted). (7) In any one of claims 1 to 5, the solution of the composite complex is Impregnated and supported on a quality carrier,
A method for synthesizing acetone, which comprises passing an oxygen-containing mixed gas such as oxygen and air, and propylene through the mixture, and oxidizing the propylene with the bound oxygen in the oxygen complex. (8) In any one of claims 1 to 7, a basic (electron-fertile) compound such as sulfolane, dimethylsulfolane, dimethylsulfoxide, dimethylpolamide, etc. is added to the catalyst/8 liquid. or as a solvent for a composite catalyst.
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
JP59044469A JPS60188342A (en) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | Synthesis of acetone |
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US06/694,099 US4605776A (en) | 1984-01-27 | 1985-01-23 | Process for producing acetone |
EP85300449A EP0150982B1 (en) | 1984-01-27 | 1985-01-23 | Process for producing acetone |
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