JPS6191148A - Synthesis of acetone - Google Patents

Synthesis of acetone

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JPS6191148A
JPS6191148A JP59212067A JP21206784A JPS6191148A JP S6191148 A JPS6191148 A JP S6191148A JP 59212067 A JP59212067 A JP 59212067A JP 21206784 A JP21206784 A JP 21206784A JP S6191148 A JPS6191148 A JP S6191148A
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Japan
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complex
oxygen
propylene
acetone
group
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JP59212067A
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Japanese (ja)
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Taiji Kamiguchi
上口 泰司
Kijiro Arikawa
有川 喜次郎
Hirotoshi Tanimoto
博利 谷本
Hiroyuki Kako
宏行 加来
Rikuo Yamada
陸雄 山田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve yield of the titled compound in oxidation of propylene in the presence of a metal complex catalyst, by oxidizing propylene using a composite complex containing both an oxygen-complex and a propylene-complex as a metal complex in the presence of water under mild conditions in a short time by the one-stage process. CONSTITUTION:Propylene is oxidized in the presence of both a composite complex containing a complex (MmXn.Ll) capable of forming an oxygen-complex by being coordinately bonded with oxygen and a complex (M'm'X'n'L'l') (M represents a transition metal belonging to the iron group of Groups I, IV-VII and VIII of the periodic table; X represents anion; L represents organic phosphorus compound; M' represents transition metal belonging to the platinum group of Group VII of the periodic table; L' represents nitriles, organic fluorine compound, etc.; m, m', n and n' each represent a number defined by the valency of the above-mentioned transition metal and the anion; l and l' each represent coordination number) and water to obtain acetone.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アセトンの合成法に係り、特に、水および酸
素錯体の存在下、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 (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for synthesizing acetone, and particularly to a method for producing acetone by oxidizing propylene in the presence of water and an oxygen complex.

(従来の技術) アセトンは代表的な脂肪族ケトンであり、アセチルセル
ロース、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、例えば、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
A1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。
(Prior art) Acetone is a typical aliphatic ketone, and is used in large quantities industrially as a solvent for acetylcellulose, nitrocellulose, acetylene, etc., and is also used as a solvent for fats, resins, camphor, etc. in the pharmaceutical field. It occupies an important position in the chemical industry, serving as a raw material for the synthesis of many intermediate products, such as methyl isobutyl ketone, methyl isobutyl carbinol, methyl methacrylate, bisphenol A1, and even ketene.

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 dehydration 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%、アセトン選択率90%とされている。
Among these, the dehydrogenation method of isopropanol uses Zno or Cu as a dehydrogenation catalyst at 300 to 500°C, 3a
It is operated under severe conditions of tm, and is said to have an isopropanol reaction rate of about 98% and an acetone selectivity of 90%.

また、クメン法は、常圧、120℃下、液相でクメンを
Cu、CO塩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H2SO4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%、アセトンが40%を占
める。これらのプロセスは現在操業が続けられているが
、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て塩化パラジ
ウム(Pd(2)c12)−塩化第2銅(Cu (2)
CJ2)を触媒として用いる、いわゆるフッカ法であり
、アセトンの製法のうち、最も特色のあるものである。
In addition, in the cumene method, cumene is oxidized with oxygen in the liquid phase at normal pressure and 120°C using Cu, CO salts, etc. as catalysts to synthesize cumene hydroperoxide, which is then oxidized at 60 to 65°C with 0.1 to
It decomposes with 2% H2SO4 and co-produces phenol and acetone. The selectivity based on cumene is about 90%, with phenol accounting for 60% and acetone accounting for 40%. These processes are currently in operation, but a method that is attracting attention as a one-step method for producing acetone under milder reaction conditions is palladium chloride (Pd(2)c12)-dichloride using propylene as a raw material. Copper (Cu (2)
This is the so-called Hooka method, which uses CJ2) as a catalyst, and is the most distinctive of the acetone manufacturing methods.

この方法では、触媒であるPd(2)CJzとCu (
2)C5を塩酸溶液(pHO〜2)に溶解させた複合触
媒を用いている。まず、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(C
H3COCH3)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 catalyst Pd(2)CJz and Cu (
2) A composite catalyst in which C5 is dissolved in a hydrochloric acid solution (pH 2) is used. First, divalent palladium (Pd (2
)) and water, propylene is oxidized to acetone (C
H3COCH3) is produced. The reaction is shown by the following formula, and water is involved in the reaction.

CH3CH−CH,+Pd (2)cz2+H,0→C
H3−C−CHコ +pt1  (0)  ↓+2HC
&  (1)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-CH, +Pd (2) cz2+H, 0→C
H3-C-CH +pt1 (0) ↓+2HC
& (1) As can be seen from the reaction formula, pa (2) is reduced to become metallic palladium (Pd (0)') and precipitated.

これを防止するとともに、Cu (2)CIlzを多量
に共存させ、次式に示すようにpa (0)をPd(2
)に酸化し、再生する必要がある。
In addition to preventing this, a large amount of Cu (2) CIlz is allowed to coexist, and pa (0) is changed to Pd (2) as shown in the following formula.
) and needs to be regenerated.

Pd (0)+2Cu (2)C12 −Pd (,2)C12+2Cu (1)C7!   
(2)さらに、このとき副生じた難溶性のCu (1)
C1は、HClの共存下、次式に従い酸素酸化され、C
u (2)CI12にもどされる。
Pd (0)+2Cu (2)C12 -Pd (,2)C12+2Cu (1)C7!
(2) Furthermore, poorly soluble Cu produced as a by-product at this time (1)
C1 is oxidized with oxygen in the presence of HCl according to the following formula, and C1 is
u (2) Returned to CI12.

2Cu (1)C1+ −02+2HC#→2Cu (
2)CIlz +H20(3)このように、?d C2
)/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、以上述べたように、酸素分子が
直接プロピレンと反応するのではなくpd (2)/P
d (0) 、Cu (2)/Cu (1)系の酸化還
元反応ヲ利用しているので、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pa (0)および
Cu (1) (1!を生成するので、濃度の高いHC
7!水溶液(pHO40)が採用され、このため、耐食
性材料の選択が必要となる。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140℃、14atm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%以上、アセトンへの選択率は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。また、過剰の溶解酸素が、気相中に放出
されるとプロピレンと酸素が混合し、爆発等のトラブル
の可能性があり、その対策が必要となる。
2Cu (1)C1+ -02+2HC#→2Cu (
2) CIlz +H20 (3) Like this? dC2
)/Pd (0) and Cu (2)/Cu (1) redox systems are employed to enable continuous oxidation of propylene. However, as mentioned above, instead of oxygen molecules directly reacting with propylene, pd (2)/P
Since the redox reaction of d(0) and Cu(2)/Cu(1) systems is utilized, these are the rate-determining steps. In addition, during the reaction, sparingly soluble pa (0) and Cu (1) (1!) are produced, so HC with high concentration
7! An aqueous solution (pH 40) is employed, which necessitates the selection of corrosion-resistant materials. Furthermore, since the solubility of oxygen in water is low, the solubility must be increased, and the higher the olefin, the lower the reactivity, so the reaction conditions are as severe as 140° C. and 14 atm. Note that under these conditions, the propylene reaction rate was 99% or more, and the selectivity to acetone was 92%.
%, and 2 to 4% propionaldehyde is said to be produced as a by-product. Furthermore, if excess dissolved oxygen is released into the gas phase, propylene and oxygen will mix, potentially causing problems such as explosions, and countermeasures are required.

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アセトンを合成できる
方法が望まれていた。
As described above, both methods are carried out at relatively high temperatures and pressures, and a method that can synthesize acetone under milder conditions has been desired.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、これらの課題を解決するために、より
温和な条件下でプロピレンを酸化して、アセトンを選択
的に高収率で合成することにある。
(Problems to be Solved by the Invention) In order to solve these problems, the purpose of the present invention is to oxidize propylene under milder conditions to selectively synthesize acetone in high yield. be.

(問題点を解決するための手段) 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および水を用いるこ
とにより温和な条件下でアセトンを合成する方法である
。すなわち、本発明は、プロピレンを金属錯体触媒の存
在下で酸化してアセトンを合成する方法において、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(MmX n−L l>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”j!’)とを含む複合錯体およ
び水を用いること(ここで、Mは周期律第1族、第IV
〜VII族または第1族の鉄族に属する遷移金属、Xは
Cl−、Br−1I−″等のハロゲン、またはBF4−
1PF感−1CH3COO−1so42−等の陰イオン
、Lは有機リン化合物、M9は周期律第酉族の白金族に
属する遷移金属、L′はニトリル類、有機フッ素化合物
または有機リン化合物、m、m“、n、n′は前記遷移
金属および陰イオンの原子価により定まる数、1、It
’は配位数を示す)を特徴とするアセトンの合成法を特
徴とする。
(Means for Solving the Problems) In short, the present invention uses a transition metal complex in which oxygen molecules coordinate to metal ions to form an oxygen complex as one of the catalyst components, and further coordinates propylene. , is a method for synthesizing acetone under mild conditions by using a different type of transition metal complex that can form a propylene complex and water. That is, the present invention provides a method for synthesizing acetone by oxidizing propylene in the presence of a metal complex catalyst. l> and a complex catalyst (M"m'Xn"L"j!') that can coordinate with propylene to form a propylene complex, and water (where M Group 1, Group IV
~A transition metal belonging to Group VII or Group 1 iron group, X is a halogen such as Cl-, Br-1I-'', or BF4-
Anion such as 1PF feeling-1CH3COO-1so42-, L is an organic phosphorus compound, M9 is a transition metal belonging to the platinum group of the periodic law group, L' is a nitrile, an organic fluorine compound or an organic phosphorus compound, m, m ", n, n' are numbers determined by the valence of the transition metal and anion, 1, It
' indicates the coordination number).

本発明者らは、先に、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を少なくも触媒成分
の1つとして、プロピレンを配位結合し、プロピレン錯
体を形成し得る遷移金属からなる複合触媒を用い、錯体
生成によって活性化された結合酸素により、錯体生成に
より活性化されたプロピレンを直接酸素酸化し、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を提案
した(特願昭59−12144号、特願昭59−444
69号)。
The present inventors first determined that a transition metal capable of forming an oxygen complex by coordinately bonding an oxygen molecule to a metal ion is used as at least one of the catalyst components to coordinately bond propylene to form a propylene complex. Acetone is synthesized under mild conditions in a non-aqueous solvent system by directly oxidizing propylene activated by complex formation with bound oxygen activated by complex formation using a composite catalyst consisting of transition metals obtained. proposed a method (Japanese Patent Application No. 59-12144, Japanese Patent Application No. 59-444)
No. 69).

本発明は、その研究過程において上記発明における酸素
錯体が、pa (0)を効率よ<Pd(2)Cβ2へと
酸化する能力を有することを見出したことに基づくもの
である。すなわち、その代表例で述べるならば、Cu 
(1)czとリン酸の誘導体であるトリス(ジメチルア
ミノ)ホスフィンオキシト(別名ヘキサメチルホスルア
ミド、以下h m p aと記す)との鏡体(Cu (
1) C1−hm p a )から生成する酸素錯体(
Cu (1)CI・hmpa)2 ・C2)と、例えば
Pd  (2) C12とh m p aおよびベンゾ
ニトリルから生成する錯体(Pd  (2)C1z  
・PhCN−hmpa)のプロピレン錯体(Pd(2)
C12・PhcN−C3H6)を水の存在下で反応させ
るものであり、次のような機構で進むものと考えられる
The present invention is based on the discovery in the course of its research that the oxygen complex of the invention has the ability to efficiently oxidize pa(0) to <Pd(2)Cβ2. In other words, to give a typical example, Cu
(1) A mirror body (Cu (
1) Oxygen complex (C1-hm p a ) generated from
Cu (1) CI・hmpa)2 ・C2) and, for example, a complex formed from Pd (2) C12, h m p a and benzonitrile (Pd (2) C1z
・Propylene complex (Pd(2) of PhCN-hmpa)
C12.PhcN-C3H6) is reacted in the presence of water, and is thought to proceed by the following mechanism.

・a)プロピレン錯体の生成およびプロピレンの酸化 P(1(2)C12−PttCN −hmpa+c3 
 ++。
・a) Generation of propylene complex and oxidation of propylene P(1(2)C12-PttCN -hmpa+c3
++.

=Pd(2)C1z  ・ PhCN −C+Ha+h
mpa   (4)Pd(2)C/z ・P h CN
−Cl14−I−1120−Clコ COCll3  
+Pd  (0)  ↓+211(1!+PhCN  
 (5)b)Pd (0)の再生 Pd (0)−二(CuCIA−hmpa) 2−0H
+2HCj+PhCN+hmpa −=Pd  (r、)C12・PhCN−hmpa+C
u (1)CA! −hmpa    (6)C)O□
錯体の再生 Cu (1)CI −hmpa+−02→   (Cu
 (1)CJ)2 ’ 02     (7)−本反応
のサイクルをよりゎがり易く、模式的に示したものが第
1図であり、従来のPd(2)/Pd (0) 、Cu
 (2)/Cu (1)レドックス系を用いる方法(第
2図)とは全く異なるものである。
=Pd(2)C1z ・PhCN −C+Ha+h
mpa (4)Pd(2)C/z ・P h CN
-Cl14-I-1120-Cl COCll3
+Pd (0) ↓+211(1!+PhCN
(5)b) Regeneration of Pd(0)Pd(0)-2(CuCIA-hmpa) 2-0H
+2HCj+PhCN+hmpa −=Pd (r,)C12・PhCN−hmpa+C
u (1) CA! -hmpa (6)C)O□
Regeneration of complex Cu (1) CI -hmpa+-02→ (Cu
(1) CJ)2'02 (7) - Figure 1 schematically shows the cycle of this reaction to make it easier to understand.
(2)/Cu (1) This is completely different from the method using a redox system (Fig. 2).

さらに各反応の特徴をより詳しくは説明すると、次式に
示す、Pd (0)のPd (2)(1!2錯体への酸
化再生反応の60tにおける速度は、先に述べたCu 
(2)C7!2によるものの((2)式)の約10倍の
速さであった。
Further, to explain the characteristics of each reaction in more detail, the rate at 60t of the oxidative regeneration reaction of Pd (0) to Pd (2) (1!2 complex, shown in the following equation) is
(2) It was about 10 times faster than the one using C7!2 (formula (2)).

(Cu (1)CI・hmpa)2 ・Oz→−Pd 
(0) +HCj!+PhCN+hmpa−=Pd (
2)CIA2・PhCN−hmpa+(:、u (1)
 C1−hmp a +H20(7)なお、どこで、上
述の如き酸素錯体を形成する錯体を一般式MmXnLj
!で示した場合、Cu(1)CIA−hmpaは、m=
l、n−1,1t−1の場合に相当する。また、例えば
、Sn (2)あるいはTi  (3)を中心金属とし
、陰イオンをCl−とした場合、生成錯体は、Sn (
2) CIA2− hmpa、Ti  (3)C13・
hmpaであり、前者はm=l、n=2)!=1、後者
は、m=l、n=3、i−1の場合に相当する。
(Cu (1) CI・hmpa)2 ・Oz→-Pd
(0) +HCj! +PhCN+hmpa-=Pd (
2) CIA2・PhCN-hmpa+(:, u (1)
C1-hmp a +H20 (7) Where, the complex forming the above-mentioned oxygen complex is expressed by the general formula MmXnLj
! Cu(1)CIA-hmpa is m=
This corresponds to the cases of 1, n-1, and 1t-1. Furthermore, for example, when Sn (2) or Ti (3) is the central metal and the anion is Cl-, the complex formed is Sn (
2) CIA2-hmpa, Ti (3) C13・
hmpa, and the former is m=l, n=2)! =1, the latter corresponds to the case where m=l, n=3, i-1.

ところで、(7)式で生成するCu (1) CIl・
h m p aは空気等の含酸素ガスから選択的に酸素
を吸収してもとの酸素錯体にもどるが、その速度は、6
0℃において先に述べたCu (1)l!の02による
Cu (2) CIl2への再酸化反応((3)式)の
約8倍の速度を有する。
By the way, Cu generated by equation (7) (1) CIl・
h m p a selectively absorbs oxygen from oxygen-containing gases such as air and returns to the original oxygen complex, but the speed is 6
At 0°C, the above-mentioned Cu (1)l! The reoxidation reaction of Cu (2) to CIl2 by 02 (formula (3)) is about 8 times faster.

従って、前記プロピレンをプロピレン錯体の形成によっ
て活性化させ、水の存在下で反応させれば、プロピレン
からのアセトン合成が効率よく行えることになる。その
ため、種々の白金族の遷移金属の錯体について検討した
。その結果、代表例で述べるならば、Pd (2)C1
2は前記h m paに修飾配位子(補助錯化剤)とし
てベンゾニトリル等のニトリル(以下、PhCNと記す
)類を加えると次のような新しい錯体が生成した。
Therefore, if the propylene is activated by forming a propylene complex and reacted in the presence of water, acetone synthesis from propylene can be performed efficiently. Therefore, we investigated complexes of various platinum group transition metals. As a result, to describe a typical example, Pd (2) C1
In No. 2, when a nitrile (hereinafter referred to as PhCN) such as benzonitrile was added to the h m pa as a modifying ligand (auxiliary complexing agent), the following new complex was generated.

Pd (2)C12(hmpa)2 +PhCN、=:
Pd (2)CIA2 ・PhCN−hmpa+hmp
a (8)なお、本錯体を一般式M ’ m ’ X 
n ’ L ’ l ’で示した場合、m1=1、n°
=2.1f=1となる。
Pd (2) C12(hmpa)2 +PhCN, =:
Pd (2) CIA2 ・PhCN-hmpa+hmp
a (8) In addition, this complex can be expressed by the general formula M'm'X
When indicated by n'L'l', m1=1, n°
=2.1f=1.

この新しいPd (2)錯体はプロピレンと(4)式に
従いプロピレン錯体を形成するが、生成したプロピレン
錯体では、プロピレンが著しく活性化されているため、
錯体中のPd (2)と水とによる酸化反応((5)式
)が容易に進み、アセトンが温和な条件下、一段で合成
できることになる。
This new Pd (2) complex forms a propylene complex with propylene according to formula (4), but in the generated propylene complex, propylene is significantly activated, so
The oxidation reaction (formula (5)) between Pd (2) in the complex and water proceeds easily, and acetone can be synthesized in one step under mild conditions.

Pd (2)C12’PhCN−hmpa+C3H4;
Pd (2)CIA2 ・PhCN−C5H4+hmp
a(4)Pd  (2)C1z  ・ P h CN 
−C3H&  + H20−CH3COCll3  +
pct  (0)1 +2HCj+PhCN(5)生成
するPd (0)は前述の如く酸素錯体により容易にも
とのPd (2)Cj!2錯体へともどる。
Pd (2) C12'PhCN-hmpa+C3H4;
Pd (2) CIA2 ・PhCN-C5H4+hmp
a(4)Pd (2)C1z ・P h CN
-C3H& + H20-CH3COCll3 +
pct (0)1 +2HCj+PhCN (5) The generated Pd (0) can be easily converted to the original Pd (2)Cj! by the oxygen complex as described above. Return to the 2-complex.

(作用) 以−ヒのように、本発明においては、プロピレンを錯体
として活性化し、pa (2)とH20の酸化力により
酸化し、生成するPd (0)を酸素錯体中の活性化さ
れた酸素で再酸化できるため、例えば重圧下、60℃以
下のような温和な条件で、短時間に高選択性、高収率に
アセトンを合成できることになる。しかも1段法で合成
できるため、従来法に比較して装置、コスト、ユーティ
リティを大1陥に低減することが可能である。
(Function) As described above, in the present invention, propylene is activated as a complex, oxidized by the oxidizing power of pa (2) and H20, and the generated Pd (0) is converted to the activated Pd (0) in the oxygen complex. Since it can be reoxidized with oxygen, acetone can be synthesized with high selectivity and high yield in a short time under mild conditions such as under heavy pressure and at 60° C. or lower. Moreover, since it can be synthesized using a one-stage method, it is possible to reduce the equipment, cost, and utility to a large extent compared to conventional methods.

本発明の複合触媒系において、酸素錯体を形成しf6る
錯体触媒としてのMmXnll!におけるMとしでは、
周期律第1族のCu 、A g %第■族のT:、Zr
、第■族のV、Nb、第■族のCr %Mo5W、第■
族のM n %第1族のFe、Co。
In the composite catalyst system of the present invention, MmXnll! is used as a complex catalyst that forms an oxygen complex and generates f6! As for M in
Cu of Group 1 of the periodic law, A g %T of Group Ⅰ, Zr
, Group ■V, Nb, Group ■Cr %Mo5W, Group ■
Group M n % Group 1 Fe, Co.

Ni等の遷移金属が好ましく、Cu (1) 、5n(
2) 、Ti  (3)がより好ましい。またXとして
はCR”−、B r−1■−のハロゲン、BF4−1P
F≦−1SO42−1CH,COO−等の陰イオンが好
ましく、CIA−、Br−1■−がより好ましい。配位
子りとしては、リン酸の誘導体であるトリフェニルホス
フィンオキシト、ヘキサメチルホスホルアミド、および
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、ジまたはトリエステル、さらに、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、あるいは亜リ
ン酸の誘導体である、亜リン酸とメタノール、エタノー
ル等の反応からできるモノ、ジまたはトリエステル、お
よびフ;ニ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、トリフェニル
ホスフィン等で代表される有機リン化合物が好ましいも
のとしてあげられ、特に、ヘキサメチルホスホルアミド
(h m p a )が好ましい。
Transition metals such as Ni are preferred, and Cu(1), 5n(
2) , Ti (3) are more preferred. In addition, as X, CR”-, Br-1■- halogen, BF4-1P
Anions such as F≦-1SO42-1CH and COO- are preferred, and CIA- and Br-1- are more preferred. Examples of the ligand include triphenylphosphine oxyto, which is a derivative of phosphoric acid, hexamethylphosphoramide, mono-, di-, or triester formed from the reaction of phosphoric acid with methanol, ethanol, etc., as well as dimethyl methylphosphonate, Methyl dimethylphosphinate, or derivatives of phosphorous acid, mono-, di- or triester formed from the reaction of phosphorous acid with methanol, ethanol, etc.; Preferable examples include organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine, and hexamethylphosphoramide (hm pa ) is particularly preferable.

一方、プロピレン錯体を形成し得る錯体触媒(M ” 
m″X nI L I J * )おけるMlとしては
、周期律第■族の白金族に属する遷移金属のうち、低原
子価イオンが好ましく、特にPd、Ptが好ましい。ま
た配位子L1としては、アセトニトリル、プロピオニト
リル、ベンゾニトリル等のニトリル類、および上述の有
機リン化合物、さらにはフッ化トルエン、ペンシトリフ
ロライド等の有機フッ素化合物が好ましいものとしてあ
げられる。
On the other hand, a complex catalyst (M ”
As Ml in m″ Preferred examples include nitriles such as , acetonitrile, propionitrile, and benzonitrile, and the above-mentioned organic phosphorus compounds, as well as organic fluorine compounds such as fluorinated toluene and pencitrifluoride.

なお、反応系の溶媒としては、複合錯体を溶かすととも
に、生成するアセトン(b、p、56℃/760wHg
)との分離が容易であり、かつ、触媒溶液の粘度を下げ
物質移動を促進するものが好ましく、例えばヘプタン、
トルエン、メチルシクロヘキサン、エタノール、ジオキ
サン、プロピレンカーボネート、クロロベンゼン、N−
メチルピロリドン、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1種の溶媒またはこれらの混合
物を用いるか、さらには、配位子しまたはL′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。
In addition, as a solvent for the reaction system, in addition to dissolving the complex, acetone (b, p, 56 ° C / 760 wHg
) is preferred, and one that reduces the viscosity of the catalyst solution and promotes mass transfer, such as heptane,
Toluene, methylcyclohexane, ethanol, dioxane, propylene carbonate, chlorobenzene, N-
At least one solvent selected from various solvents such as methylpyrrolidone and tetrahydrofuran or a mixture thereof may be used, or when the ligand or L' is a liquid, it may also be used as the solvent.

また、反応の選択性および収率を高めるために、後述の
実施例に示すように、スルホラン、ジメチルスルホラン
、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、トリ
メチルメタン、ジメチルスルホン等の塩基性(電子供与
性)化合物を反応系に共存させることが好ましい。
In addition, in order to increase the selectivity and yield of the reaction, basic (electron-donating) compounds such as sulfolane, dimethylsulfolane, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, trimethylmethane, and dimethylsulfone were used as shown in the examples below. It is preferable to coexist in the reaction system.

以上、酸素錯体およびプロピレン錯体を形成せしめ、水
の存在下、プロピレンを酸化しアセトンを合成する反応
例を述べたが、次に本発明を実施例によりさらに詳細に
説明する。
The reaction examples in which acetone is synthesized by forming an oxygen complex and a propylene complex and oxidizing propylene in the presence of water have been described above.The present invention will now be explained in more detail with reference to Examples.

(実施例) 実施例1 内容積20 m 12のメスフラスコにCu (1) 
Clを50g(0,5モル)およびh m p aを2
00g仕込み、Cu (1)CI ・hmpa錯体溶液
194mj!を調製した。さらに、他の200 m l
メスフラスコにPd (2)CA’22.6g (15
ミリモル)およびベンゾニトリル(以下PhCNと記す
)31gShmpa120gを仕込み、Pd(2)Cl
2−PhCN−hmpa錯体熔液を148 m l g
H製した。その後、両者を容量1.5jlの反応器に移
し、これにスルホランを828g添加し、Cu (1)
CIAとして0.5 m o j! / 1、Pd (
2)C1,として0.015 m o l / lの触
媒溶液11を調製した。これに、98g(9%)の水を
添加し、30℃、常圧下で空気を導入し、酸素錯体濃度
0.145 m o l / lの溶液を調製した。そ
の後、60℃に加熱し、窒素ガスを通気したが、反応器
の気相部に残存していた酸素と物理溶解の酸素が除かれ
たのみで、液中の酸素錯体からの結合酸素の説離は認め
られなかった。この操作の後、60℃でプロピレンを0
.341/minの割合で通気したところ、10分間で
7.0gのアセトンが生成していることを、ガスクロマ
トグラフィーで確認できた。また、0.2gのプロピレ
ンアルデヒドが生成していた。
(Example) Example 1 Cu (1) was placed in a volumetric flask with an internal volume of 20 m2.
50 g (0.5 mol) of Cl and 2 h m p a
00g preparation, Cu(1)CI・hmpa complex solution 194mj! was prepared. In addition, another 200 ml
Pd (2)CA'22.6g (15
mmol) and benzonitrile (hereinafter referred to as PhCN) and 120 g of Shmpa,
148 ml g of 2-PhCN-hmpa complex solution
Made by H. After that, both were transferred to a reactor with a capacity of 1.5jl, 828g of sulfolane was added thereto, and Cu (1)
0.5 m o j as CIA! / 1, Pd (
2) A 0.015 mol/l catalyst solution 11 was prepared as C1. To this, 98 g (9%) of water was added, and air was introduced at 30° C. under normal pressure to prepare a solution with an oxygen complex concentration of 0.145 mol/l. Afterwards, it was heated to 60°C and nitrogen gas was passed through it, but only the oxygen remaining in the gas phase of the reactor and the physically dissolved oxygen were removed, and the theory that the combined oxygen from the oxygen complex in the liquid was removed. No separation was allowed. After this operation, the propylene was heated to 0 at 60°C.
.. When aeration was performed at a rate of 341/min, it was confirmed by gas chromatography that 7.0 g of acetone was produced in 10 minutes. Additionally, 0.2 g of propylene aldehyde was produced.

実施例2 実施例1において、水添加量を31g(3%)としたと
ころ、45分間で、5.6gのアセトンが得られた。ま
た、水添加量を176g(15%)としたところ、20
分間で5.2gのアセトンが得られたにすぎなかった。
Example 2 In Example 1, when the amount of water added was 31 g (3%), 5.6 g of acetone was obtained in 45 minutes. Also, when the amount of water added was 176g (15%), 20
Only 5.2 g of acetone was obtained in minutes.

本実施例および実施例1より、本反応系での水分量は1
0%付近が適当と考えられる。
From this example and example 1, the amount of water in this reaction system is 1
A value around 0% is considered appropriate.

実施例3 実施例1において、Pd (2)Cffi、濃度を0゜
03mol/j!とじて同様な反応を行った。その結果
、10分間で7.2gのアセトンが得られ、実施例1の
場合とほとんど変らず、本発明においてPd (2)C
I12fi度をいたずらに増加させる必要がないことが
認められた。
Example 3 In Example 1, the concentration of Pd (2) Cffi was set to 0°03 mol/j! A similar reaction was performed. As a result, 7.2 g of acetone was obtained in 10 minutes, which is almost the same as in Example 1, and in the present invention, Pd(2)C
It has been found that there is no need to increase the I12fi degree unnecessarily.

実施例4 実施例1において、PhCNを添加せず反応を行った。Example 4 In Example 1, the reaction was carried out without adding PhCN.

その結果、30分間で4.7gのアセトンが得られた(
実施例1の約65%の収率)。従って修飾配位子として
のPhCNの添加が反応の促進に重要な役割を果たして
いることが示された。
As a result, 4.7g of acetone was obtained in 30 minutes (
yield of about 65% of Example 1). Therefore, it was shown that the addition of PhCN as a modifying ligand plays an important role in promoting the reaction.

実施例5 実施例1において、Cu (1)CllO代わりにSn
 (2)C12を95g(0,5モル)用いる他は同様
な操作を行ったところ、10分間で5.9gのアセトン
が14られた。
Example 5 In Example 1, Sn was used instead of Cu (1) ClIO.
(2) When the same operation was performed except that 95 g (0.5 mol) of C12 was used, 5.9 g of acetone was removed in 10 minutes.

実施例6 実施例1において、Cu (1)C7!の代わりにTi
  (3)cty3を77g(0,5モル)用いる他は
同様な操作を行ったところ、10分間で6.3gのアセ
トンが得られた。
Example 6 In Example 1, Cu (1)C7! Ti instead of
(3) When the same operation was performed except that 77 g (0.5 mol) of cty3 was used, 6.3 g of acetone was obtained in 10 minutes.

実施例7 実施例1において、Pd (2)C12の代わりにPd
 (2)SO4を3.0g(15ミリモル)用いる他は
同様な操作を行ったところ10分間で6゜8gのアセト
ンが得られた。
Example 7 In Example 1, Pd (2) was substituted for C12.
(2) When the same operation was carried out except that 3.0 g (15 mmol) of SO4 was used, 6.8 g of acetone was obtained in 10 minutes.

実施例日 実施例1において、Pd (2)CI2の代わりにPL
 (2) Cj’zを4.0g(15ミリモル)用いる
他は同様な操作を行ったところ、10分間で6.5gの
アセトンが得られた。
Example Day In Example 1, Pd (2) PL instead of CI2
(2) When the same operation was performed except that 4.0 g (15 mmol) of Cj'z was used, 6.5 g of acetone was obtained in 10 minutes.

実施例9 実施例1において、Cu (1)C1lを臭化第1銅お
よびヨウ化第1銅とし、他は同様な操作を行ったところ
、それぞれ10分間で6.9g、6.6gのアセトンが
得られた。
Example 9 In Example 1, Cu (1) C1l was replaced with cuprous bromide and cuprous iodide, and the other operations were similar, resulting in 6.9 g and 6.6 g of acetone in 10 minutes, respectively. was gotten.

実施例10 実施例1において、ベンゾニトリルをプロピオニトリル
およびペ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、それぞれ10分間で6゜3g、6.5gのア
セトンが得られた。
Example 10 The same procedure as in Example 1 was carried out except that propionitrile and pencitrifluoride were used instead of benzonitrile, and 6.3 g and 6.5 g of acetone were obtained in 10 minutes, respectively.

実施例11 実施例1において、Cu (1)CIとして1mo I
t / l 、 P d (2) C12として0.0
15m。
Example 11 In Example 1, 1 mo I as Cu (1) CI
t/l, P d (2) 0.0 as C12
15m.

1、/IIの触媒液を調製した。この際、h m p 
aは698 g、ベンゾニトリルは31g1スルホラン
は360g添加した。その後、空気を通気し、0゜29
 m o l / 11の酸素錯体溶液とし、実施例1
と同様な操作でプロピレンを通気したところ、20分間
で13.8 gのアセトンが生成した。酸素錯体濃度を
増加させることにより、アセトン生成量が高くなること
が示される。
A catalyst solution of 1./II was prepared. At this time, h m p
698 g of a, 31 g of benzonitrile, and 360 g of sulfolane were added. After that, ventilate the air to 0°29
As an oxygen complex solution of mol/11, Example 1
When propylene was aerated in the same manner as above, 13.8 g of acetone was produced in 20 minutes. It is shown that increasing the oxygen complex concentration results in higher acetone production.

実施例12 実施例11において酸素錯体濃度を0.48 Mとし、
60℃で反応を行った。その結果、30分間で11.3
gのアセトンが得られた。
Example 12 In Example 11, the oxygen complex concentration was 0.48 M,
The reaction was carried out at 60°C. As a result, 11.3 in 30 minutes
g of acetone was obtained.

実施例13 実施例11の組成の触媒液を80℃に保ち、空気30%
、プロピレン70%の混合ガスを0.31/minの割
合で30分間通気したところ、14゜5gのアセトンが
生成した。  □ 比較例1 実施例1において、酸素錯体は形成させずに、他は同様
な服作を行ったところ、1時間で0.6gのアセトンが
生成したにすぎなかった。本結果より、本発明における
方法では、Pd (0)の酸素錯体による酸化再生が繰
返し行われていることが示される。
Example 13 A catalyst liquid having the composition of Example 11 was kept at 80°C and 30% air was added.
When a mixed gas of 70% propylene was passed through the reactor at a rate of 0.31/min for 30 minutes, 14.5 g of acetone was produced. □ Comparative Example 1 When the same procedure as in Example 1 was carried out except that no oxygen complex was formed, only 0.6 g of acetone was produced in 1 hour. This result shows that in the method of the present invention, oxidative regeneration of Pd (0) with an oxygen complex is repeatedly performed.

(発明の効果) 本発明によれば、プロピレンを常温付近、常圧下におい
て高効率で酸化し、アセトンを合成することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, acetone can be synthesized by oxidizing propylene with high efficiency at around room temperature and under normal pressure.

さらに、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じ効果が
得られる。また酸素吸収は不可逆的であるため、酸素錯
体を形成させた後過剰の遊gtt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。
Furthermore, even if air is used as an oxygen source, since oxygen is selectively absorbed, exactly the same effect as using pure oxygen gas can be obtained. Further, since oxygen absorption is irreversible, excess free GTT oxygen can be easily removed after forming an oxygen complex, which is extremely advantageous in terms of safety.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は、それぞれ本発明および従来のア
セトン合成法を説明する模式図である。 代理人 弁理士 川 北 弐′長 0居D
FIG. 1 and FIG. 2 are schematic diagrams illustrating the present invention and the conventional acetone synthesis method, respectively. Agent Patent Attorney Kawakita 2'Nagao D

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)プロピレンを金属錯体触媒の存在下で酸化してア
セトンを合成する方法において、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・Ll)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
′l′)とを含む複合錯体および水を用いること(ここ
で、Mは周期律第1族、第IV〜VII族または第VIII族の
鉄族に属する遷移金属、X陰イオン、Lは有機リン化合
物、M′は周期律第VIII族の白金族に属する遷移金属、
L′はニトリル類、有機フッ素化合物または有機リン化
合物、m、m′、n、n′は前記遷移金属および陰イオ
ンの原子価により定まる数、l、l′は配位数を示す)
を特徴とするアセトンの合成法。
(1) In a method of synthesizing acetone by oxidizing propylene in the presence of a metal complex catalyst, a complex (MmXn Ll) capable of forming an oxygen complex by coordinate bonding with oxygen is used as the metal complex catalyst, and propylene A complex catalyst (M'm'Xn'L) that can coordinate with and form a propylene complex
'l') and water (where M is a transition metal belonging to the iron group of Group 1, IV to VII or VIII of the periodic law, X anion, L is an organic phosphorus compound, M' is a transition metal belonging to the platinum group of group VIII of the periodic law,
L' is a nitrile, an organic fluorine compound, or an organic phosphorous compound, m, m', n, n' are numbers determined by the valence of the transition metal and anion, and l, l' indicate the coordination number)
A method for synthesizing acetone characterized by:
(2)特許請求の範囲第1項において、Xは、Cl^−
、Br^−、I^−等のハロゲン、BF_4^−、PF
_6^−、CH_3COO^−、SO_4^2^−等の
陰イオンであること特徴とするアセトンの合成法。
(2) In claim 1, X is Cl^-
, Br^-, I^-, etc., halogen, BF_4^-, PF
A method for synthesizing acetone, characterized in that it is an anion such as _6^-, CH_3COO^-, SO_4^2^-.
(3)特許請求範囲の第1項または第2項において、前
記配位子LおよびL′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。
(3) In claim 1 or 2, the organic phosphorus compound as the ligands L and L' 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.
(4)特許請求範囲第1項ないし第3項のいずれかにお
いて、m、m′、n、n′l、l′がそれぞれ1〜4で
あるアセトンの合成法。
(4) A method for synthesizing acetone according to any one of claims 1 to 3, wherein m, m', n, n'l, and l' are each from 1 to 4.
(5)特許請求範囲第1項ないし第4項のいずれかにお
いて、塩基性(電子供与性)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
ホルムアミド等を触媒系に添加することを特徴とするア
セトンの合成法。
(5) In any one of claims 1 to 4, sulfolane which is a basic (electron donating) compound;
A method for synthesizing acetone characterized by adding dimethylsulfolane, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, etc. to a catalyst system.
(6)特許請求範囲第1項ないし第5項のいずれかにお
いて、酸素錯体を生成し得る錯体およびプロピレン錯体
を生成し得る溶媒として、脂肪族、脂環式または芳香族
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L、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
徴とするアセトンの合成法。
(6) In any one of claims 1 to 5, the complex capable of producing an oxygen complex and the solvent capable of producing a propylene complex include aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbons, oxygen-containing At least one selected from the group consisting of organic compounds, organic halogen compounds, and nitrogen-containing compounds
A method for synthesizing acetone, characterized in that a seed compound is used, or when the ligands L and L' are liquids, the ligands themselves are used as a solvent.
(7)特許請求範囲第1項ないし第6項のいずれかにお
いて、複合触媒溶液に、酸素、空気等の含酸素ガスおよ
び前記プロピレンを通気して、酸素錯体およびプロピレ
ン錯体を形成せしめ、水の存在下で反応を行うことを特
徴とするアセトンの合成法。
(7) In any one of claims 1 to 6, oxygen, an oxygen-containing gas such as air, and the propylene are aerated into the composite catalyst solution to form an oxygen complex and a propylene complex, and the A method for synthesizing acetone characterized by carrying out the reaction in the presence of acetone.
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