JP2004018378A - エーテル化合物製造用触媒、該触媒を用いたエーテル化合物の製造方法及び該製造方法で得られたエーテル化合物 - Google Patents
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Abstract
【課題】エーテル化反応に用いることが可能なエーテル化合物製造用触媒の提供、該触媒を用いたエーテル化合物の製造方法、及び該製造方法で製造できるエーテル化合物の提供。
【解決手段】2価の銅(II)を含む触媒が、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応の触媒として有効に働き、高選択的に目的のエーテル化合物を与えることを見いだした。
【選択図】 無し
【解決手段】2価の銅(II)を含む触媒が、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応の触媒として有効に働き、高選択的に目的のエーテル化合物を与えることを見いだした。
【選択図】 無し
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エーテル化反応に用いる2価の銅化合物を含むことを特徴とする触媒、該触媒を用いたエーテル化合物の製造方法、及び該製造方法で得られたエーテル化合物に関する。
【0002】
さらに詳しくは、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応において用いることが可能な2価の銅化合物を含むことを特徴とする触媒、該触媒の存在下にアルコール化合物のエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応を行うことを特徴とするエーテル化合物の製造方法、及びこれらの製造方法により製造されたエーテル化合物に関する。
【0003】
【従来の技術】
アリルエーテル類は、反応希釈剤、不飽和モノマー、エポキシ樹脂などの有用な有機中間体化合物として知られている。Williamson反応と呼ばれるハロゲン化アルキルと金属アルコキシドからエーテル化合物を製造する方法は最も一般的なエーテル化合物製造方法であり、実際に不飽和エーテル化合物の合成例として、アリルクロライドとナトリウムエトキサイドから不飽和エーテル化合物であるエチルビニルエーテルが生成することは良く知られている。
【0004】
しかし、この方法は予めアルコール化合物と金属ナトリウムから金属アルコキサイドを別途合成する必要があること、又、大量の塩が副生し、工業的な不飽和エーテル化合物製造方法としては実用的でない。
【0005】
また、硫酸、塩酸、芳香族スルホン酸、スルホン酸クロリド、三フッ化ホウ素、塩化アルミニウムなどの酸触媒を脱水触媒として用いた、アルコール化合物の脱水反応によるエーテル化合物の製造方法も良く知られた反応であり、例えばS.Sugasawa,K.Fujiwaraら(Organic Synthesis IV 72(1963))によれば、硫酸存在下、α−フェニルベンゼンメタノールと2−クロロエタノールから対応する2−クロロエチル(α−フェニルベンジル)エーテルが得られると報告されている。しかし、アルコール化合物の脱水反応により不飽和エーテル化合物を製造する方法は、用いるアルコール化合物が第三級のアルキル基、又はベンジル基を有する場合にのみ反応性が高く、それ以外のアルコール化合物では十分な収率を得ることが出来ず、利用可能なアルコール化合物が制限される。
【0006】
一方、Tetsuya Ogura,Nobuo Furuno,Shinichi Kawaguchiら(Bulletin of the Chemical Society of Japan vol.42 643(1969))によれば、塩化第一銅(I)と塩化アンモニウムからなる触媒を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行い選択的にジアリルエーテルを製造する方法が報告されている。しかし、本反応では十分な反応速度を得る為には塩化第一銅(I)に対してほぼ当量の塩化アンモニウムの共存が必須であり、工業的な利用には問題がある。
【0007】
このように、各種のエーテル化合物の製造方法、特にアリルエーテル類の製造方法に関して様々な提案はされているが、工業的に利用可能な製造方法に関する報告は未だ例がない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応に用いることが可能なエーテル化合物製造用触媒の提供、該触媒を用いたエーテル化合物の製造方法、及び該製造方法で製造できるエーテル化合物の提供である。
【0009】
【発明を解決するための手段】
上記の課題の解決を図るべく本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、2価の銅(II)を含む触媒が、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応の触媒として有効に働き、高選択的に目的のエーテル化合物を与えることを見いだし本発明を完成させた。
【0010】
すなわち、本発明(I)は、硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒である。
【0011】
また、本発明(II)は、一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0012】
一般式(1)
【化13】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0013】
一般式(2)
【化14】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0014】
一般式(3)
【化15】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0015】
また、本発明(III)は、一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0016】
一般式(4)
【化16】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0017】
一般式(5)
【化17】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0018】
一般式(6)
【化18】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0019】
さらに本発明(IV)は、本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0020】
一般式(1)
【化19】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0021】
一般式(2)
【化20】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0022】
一般式(3)
【化21】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0023】
また本発明(V)は、本発明(III)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0024】
一般式(4)
【化22】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0025】
一般式(5)
【化23】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0026】
一般式(6)
【化24】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0027】
またさらに本発明(VI)は、本発明(IV)又は本発明(V)のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物である。
【0028】
さらに本発明は、例えば以下の事項からなる。
【0029】
〔1〕 硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒。
【0030】
〔2〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする〔1〕に記載のエーテル化合物製造用触媒。
【0031】
一般式(1)
【化25】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0032】
一般式(2)
【化26】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0033】
一般式(3)
【化27】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0034】
〔3〕 一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする〔1〕に記載のエーテル化合物製造用触媒。
【0035】
一般式(4)
【化28】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0036】
一般式(5)
【化29】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0037】
一般式(6)
【化30】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0038】
〔4〕 〔2〕に記載のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法。
【0039】
一般式(1)
【化31】
(式中R1、R2、R3、R4及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0040】
一般式(2)
【化32】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0041】
一般式(3)
【化33】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0042】
〔5〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物が炭素数2〜炭素数20の化合物であることを特徴とする〔4〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0043】
〔6〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物がアリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、及び3−ペンテン−2−オールからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔4〕又は〔5〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
【0044】
〔7〕 一般式(2)で表される化合物がアルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
【0045】
〔8〕 アルコール化合物類が、ビニルアルコール、2−メチルビニルアルコール、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、3−ペンテン−2−オール、エチレングリコール、エチレングリコールモノ置換体、1,2−プロパンジオール、1,2−プロパンジオールモノ置換体、1,3−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールモノ置換体、1,2−ブタンジオール、1,2−ブタンジオールモノ置換体、1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールモノ置換体、1,4−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールモノ置換体、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンモノ置換体、トリメチロールプロパンジ置換体、ペンタエリスリトール、ペンタエリスリトールモノ置換体、ペンタエリスルトールジ置換体、ペンタエリスリトールトリ置換体、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、及びベンジルアルコールからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔7〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0046】
〔9〕 フェノール化合物類が、無置換フェノール、一置換フェノール化合物類、二置換フェノール化合物類、三置換フェノール化合物類、2価のフェノール化合物類、及びナフトール化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔7〕又は〔8〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0047】
〔10〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物がアリルアルコールであることを特徴とする〔4〕〜〔9〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
【0048】
〔11〕 〔3〕に記載のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法。
【0049】
一般式(4)
【化34】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0050】
一般式(5)
【化35】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0051】
一般式(6)
【化36】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0052】
〔12〕 一般式(4)で表される化合物が、アリルエーテル化合物類、ビニルエーテル化合物類及びプロペニルエーテル化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であり、且つ一般式(5)で表される化合物類が、アルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類の重縮合反応物及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔11〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0053】
〔13〕 一般式(4)で表されるエーテル化合物がジアリルエーテルであることを特徴とする〔11〕又は〔12〕のいずれかに記載のエーテル化合物製造方法。
【0054】
〔14〕 〔4〕〜〔13〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法において、反応系中に水を存在させることを特徴とするエーテル化合物の製造方法。
【0055】
〔15〕 反応系中に存在させる水の量が0.01質量%〜40質量%の範囲であることを特徴とする〔14〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0056】
〔16〕 〔4〕〜〔15〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物。
【0057】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてより詳しく説明する。まず、本発明(I)について説明する。
本発明(I)は、硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒である。
【0058】
本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒における2価の銅化合物は特に制限されるものではなく、銅化合物における銅原子の価数が二価であればどの様な形態をとっていても構わない。もちろん反応中の遷移状態に2価の銅化合物が異なる価数に変化してもまったく問題ない。
【0059】
好ましい2価の銅化合物としては、硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)、及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上である。より好ましい2価の銅化合物として、塩化第二銅(II)、塩化第二銅(II)・二水和物を例示することができる。
【0060】
本発明(I)の2価の銅化合物はどのような形態でも使用することができ、特に制限されるものでないが、粉末状、ペレット状、或いは担体に担持した形で使用することができ、最も簡便な方法としては粉末状、または担体に担持した形態を挙げることができる。好ましい担体として、シリカ、アルミナ、マグネシア、活性炭、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニアを例示することができるが、これに制限されるものではない。
【0061】
担体に担持する方法にも制限はなく、含浸法、スプレー法、蒸発乾固法、混練法、スプレードライ法など公知の方法を用いることができる。2価の銅化合物は他の金属元素、異なる価数の銅化合物、及び有機化合物を含んでいても構わない。好ましくは2価の銅化合物または2価の銅化合物の水和物の純度として、50質量%以上のものを使用することが望ましく、より好ましくは70質量%、さらに好ましくは80質量%以上である。
【0062】
次に、本発明(II)、及び本発明(III)について説明する。
本発明(II)は、一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0063】
一般式(1)
【化37】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0064】
一般式(2)
【化38】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0065】
一般式(3)
【化39】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0066】
また、本発明(III)は、一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0067】
一般式(4)
【化40】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0068】
一般式(5)
【化41】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0069】
一般式(6)
【化42】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0070】
本発明(II)又は本発明(III)のエーテル化合物製造用触媒は、該触媒が2価の銅化合物を含むことを特徴とする触媒であり、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応のに有効な触媒である。
【0071】
次に本発明(IV)について説明する。
本発明(IV)は、本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0072】
一般式(1)
【化43】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0073】
一般式(2)
【化44】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0074】
一般式(3)
【化45】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0075】
本発明(IV)のエーテル化合物の製造方法によれば、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とから、一般式(3)で表されるエーテル化合物を高収率且つ高い選択性で製造することが可能である。本発明(IV)において使用することが可能な一般式(1)で表される化合物、及び一般式(2)で表される化合物は特に制限されず、又、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物が同じであっても構わないことは言うまでもない。更に、本発明(IV)の2価の銅化合物を含む触媒存在下に一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応において得られるエーテル化合物は言うまでもなく一種類に限定されず、数種類のエーテル化合物が得られる場合も本発明に含まれる。
【0076】
例えば一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応において、一つのエーテル結合を有するモノエーテル化合物と二つのエーテル結合を有するジエーテル化合物が同時に得られるような場合も本発明(IV)に含まれる。より具体的には本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒存在下、アリルアルコールと1,3−プロパンジオールのエーテル化反応により、1,3−プロパンジオールモノアリルエーテルと1,3−プロパンジオールジアリルエーテルが同時に得られるが、この場合も本発明(IV)に含まれることは言うまでもない。
【0077】
また例えば、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物のエーテル化反応において、一般式(1)で表される化合物二分子から対称型エーテル化合物と、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とから非対称型エーテル化合物が同時に得られる場合も本発明(IV)に含まれる。より具体的には、本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒の存在下、アリルアルコールとエタノールのエーテル化反応により、対象エーテル化合物としてジアリルエーテル、及びジエチルエーテルが得られ、非対象エーテル化合物として、アリルエチルエーテルが得られる場合も本発明(IV)に含まれる。
【0078】
本発明(IV)における好ましい一般式(1)で表される化合物としては、炭素数2〜炭素数20のアルコール化合物を例示することができ、またさらに好ましいアルコール化合物として、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、及び3−ペンテン−2−オールを挙げることができ、さらに好ましくはアリルアルコールである。
【0079】
一方、本発明(IV)で用いることが好ましい一般式(2)で表される化合物としては、アルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物を例示することが出来る。より具体的にはアルコール化合物類として、ビニルアルコール、2−メチルビニルアルコール、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、3−ペンテン−2−オール、エチレングリコール、エチレングリコールモノ置換体、1,2−プロパンジオール、1,2−プロパンジオールモノ置換体、1,3−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールモノ置換体、1,2−ブタンジオール、1,2−ブタンジオールモノ置換体、1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールモノ置換体、1,4−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールモノ置換体、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンモノ置換体、トリメチロールプロパンジ置換体、ペンタエリスリトール、ペンタエリスリトールモノ置換体、ペンタエリスルトールジ置換体、ペンタエリスリトールトリ置換体、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、及びベンジルアルコールを例示出来る。
【0080】
また、好ましいフェノール化合物類としては、フェノール化合物類が、無置換フェノール、一置換フェノール化合物類、二置換フェノール化合物類、三置換フェノール化合物類、2価のフェノール化合物類、ナフトール化合物類、及びこれらのフェノール化合物類とアルデヒド化合物類との重縮合反応物、又はこれらのフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物を例示することが出来る。
【0081】
さらに具体的には、一置換フェノール化合物類として、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ビニルフェノール、イソプロペニルフェノール、アリルフェノール、フェニルフェノール、ベンジルフェノール、クロルフェノール、及びブロムフェノール(各々オルト−、メタ−、パラ−異性体を含む)等、二置換フェノール化合物類として、ジメチルフェノール、ジエチルフェノール、及びt−ブチル−メチルフェノール(各々異性体を含む)等、三置換フェノール類として、トリメチルフェノール等、2価のフェノール化合物類として、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ジヒドロキシベンゾフェノン、ハイドロキノン、レゾルシン、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、テトラメチルフェノール、及びビナフトール等、ナフトール化合物類として、1−ナフトール、2−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類の重縮合反応物として、フェノール化合物類とホルムアルデヒドとの重縮合反応物、フェノール化合物類とアセトアルデヒドとの重縮合反応物、及びフェノール化合物類とヒドロキシベンズアルデヒドとの重縮合反応物等、フェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物として、フェノール化合物類とジシクロペンタジエンとの重付加反応物、フェノール化合物類とテトラヒドロインデンとの重付加反応物、フェノール化合物類と4−ビニルシクロヘキセンとの重付加反応物、フェノール化合物類と5−ビニルノルボナ−2−エンとの重付加反応物、フェノール化合物類とα−ピネンとの重付加反応物、フェノール化合物類とβ−ピネンとの重付加反応物、フェノール化合物類とリモネンとの重付加反応物、及びフェノール化合物類とジビニルベンゼンとの重付加反応物等を例示することが出来る。
【0082】
本発明(IV)のエーテル化反応は気相状態、液相状態、及び固相状態の何れの相状態でも行うことが可能であり、場合によっては異なる相状態が混在していても構わない。また、エーテル化反応における反応方式、及び反応装置の形式に制限はなく、固定床反応装置、移動層反応装置、流動層反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置、または連続攪拌槽型反応装置のような適当な反応装置を使って、バッチ方式、連続方式、または半連続方式で行うことができ、どの方法を用いても良い。好ましい反応装置として、固定床反応装置、流動層型反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置を例示することができ、好ましい反応方式としてバッチ方式、連続方式を挙げることができる。
【0083】
本発明(IV)のエーテル化反応における一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒は任意の割合で用いることができ、何ら制限されるものではなく、また反応系中にそれらの成分以外に別の成分が存在していても何ら支障ない。
【0084】
エーテル化反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の量は、反応形式、一般式(1)で表される化合物の反応性、一般式(2)で表される化合物の反応性、触媒の活性、反応条件によって変わりうる。例えば、槽型反応装置を用いた液相反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の範囲は一般式(1)で表される化合物に対し、2価の銅化合物として0.001mol%〜10.0mol%であり、より好ましくは0.01mol%〜5.0mol%であり、さらに好ましくは0.02mol%〜0.1mol%である。固定床反応装置、及び流動層反応装置を用いた場合は、見かけ上これよりも大きな範囲となる。
【0085】
本発明(IV)のエーテル化反応における好ましい一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物に対する仕込み比率は、一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物の分子構造と反応性、及び目的とするエーテル化合物の種類によって異なる。例えば、一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応では、好ましい一般式(1)で表される化合物の比率は、一般式(2)で表される化合物、1.0mol%〜400mol%、より好ましくは10mol%〜200mol%、さらに好ましくは20mol%〜150mol%である。
【0086】
また例えば、一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応では、一般式(1)で表される化合物の比率は一般式(2)で表される化合物に対して、50mol%〜600mol%、より好ましくは80mol%〜300mol%、さらに好ましくは100mol%〜250mol%である。
【0087】
本発明(IV)のエーテル化反応において、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合方法に制限はなく、どの様な方法で混合しても構わない。エーテル化反応における一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合方法について具体例として、固定床反応装置を用いた流通型反応では、反応器内に固定された2価の銅化合物を含む触媒中を気体状態、或いは液体状態の一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、が通過しエーテル化反応を行うことができ、場合によっては一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物が反応器内で向流接触しながら通過しエーテル化反応を行っても良い。
【0088】
また、槽型反応装置を用いたバッチ方式の反応では、予め反応器内に2価の銅化合物を含む触媒を存在させ、次いで一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物を加え攪拌を行うことによりエーテル化反応を行う方法を例示することができるが、当然これに限定されるわけではなく、あらゆる組み合わせが可能である。例えば、槽型反応装置を用いたバッチ方式の反応において、予め反応器内に2価の銅化合物を含む触媒を存在させ、次いで一般式(1)で表される化合物を加えしばらく攪拌した後、一般式(2)で表される化合物を加え、さらに攪拌を行うことによりエーテル化反応を行うことも可能である。
【0089】
2価の銅化合物を含む触媒と反応混合物の分離方法には、従来公知の方法を用いることが可能である。固定床反応装置を用いた流通型反応の場合は、反応器出口より直接に2価の銅化合物を含まない反応混合物が得られ、容易に触媒と反応混合物の分離が可能である。
【0090】
一方、反応混合物中に2価の銅化合物が溶解しているような場合は、2価の銅化合物を含む触媒が存在する反応混合物を加熱することにより、原料の一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び目的のエーテル化合物を蒸発成分として取り除き、2価の銅化合物を含む触媒を濃縮残分として分離することができる。このようにして分離回収された2価の銅化合物を含む触媒は、再び一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応の触媒として再び用いることが可能であり、この際、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、、エーテル化合物、副生物である水、及びその他の高沸点化合物が回収された触媒中に含まれていても全く差し支えない。
【0091】
本発明(IV)のエーテル化反応の反応温度に制限はなく、どのような反応温度でエーテル化反応を行ってもよい。好ましい反応温度は、反応に使用する一般式(1)で表される化合物の大気圧下での沸点により変化する。一般式(1)で表される化合物の大気圧下での沸点が50℃〜200℃である場合、好ましい反応温度は30℃〜250℃であり、より好ましくは、50℃〜200℃である。一般式(1)で表される化合物が大気圧下で200℃以上の沸点を有する場合、好ましい反応温度は80℃〜300℃であり、より好ましくは100℃〜250℃である。
【0092】
反応の経時変化に伴い、反応温度をこれらの範囲で変化させてエーテル化反応を行っても良いことは言うまでもない。反応温度が好ましい温度よりも低い場合、エーテル化反応の反応速度が小さく実用的ではなく、反応温度が好ましい温度よりも高い場合、高分子量の不純物の副生量が多くなり好ましくない。本発明(IV)のエーテル化反応において、反応圧力に制限はなく、どのような反応圧力下で行っても良い。好ましい反応圧力の範囲として、0MPaG〜4.0MPaG、より好ましい反応圧力として、0MPaG〜3.0MPaGである範囲を例示することができる。
【0093】
本発明のエーテル化反応を密閉式の反応器を用いて行った場合、反応の進行度によって反応器内の構成成分組成が変化する為、反応圧力が一定の値を示さずあらゆる範囲を取り得るが、このような場合も何ら問題なくエーテル化合物を得ることができる。
【0094】
本発明(IV)のエーテル化反応において予め反応系中に水を存在させることにより、高い効率、及び高い選択性でエーテル化合物を製造することができる。通常、脱水反応によるエーテル化反応において、生成物である水の存在は反応の平衡から考えて、生成物側に不利に働き、目的とするエーテル化合物を効率よく得るためには好ましくない。しかし、本反応における2価の銅化合物を含む触媒は水に溶け易いため、水が存在していた場合、反応速度が大きくなるといった特徴がある。
【0095】
また、さらには本発明のエーテル化反応では、生成物であるエーテル化合物の水への溶解性が低く、原料である一般式(1)で表される化合物が水に対して高い溶解性を有し、水が系内に存在していた場合、生成したエーテル化合物に富む有機相と水への溶解性が高い2価の銅化合物を含む触媒、一般式(1)で表される化合物に富む水相の2相状態を形成する。この為、主に水相で進行するエーテル化反応により生成したエーテル化合物は水相から有機相側に移動し、水相側に存在する2価の銅化合物を含む触媒との相互作用がなく、引き続くエーテル化合物の副反応が抑制される効果が発現し、特に予め水を系内に存在させた場合に極めて高い選択性で目的物のエーテル化合物を得ることができる。
【0096】
本発明において、存在させる水の濃度に制限はないが、好ましい水の濃度として、原料化合物である一般式(1)で表される化合物に対して0.1質量%〜50質量%、より好ましくは0.5質量%〜40質量%、さらに好ましくは1.0質量%〜30質量%であり、この場合の予め存在させる水には、2価の銅化合物の水和物のような水和物として存在する水も含まれることは言うまでもない。また、予め水を系内に存在させることにより、高い効率、高い選択性でエーテル化合物を得る方法で用いる一般式(1)で表される化合物に制限はないが、一般式(1)で表される化合物は、水への溶解性が高いアルコールを挙げることができ、より具体的にはアリルアルコールを例示することができる。
【0097】
本発明(IV)では、従来公知の方法を用いることにより、反応後の混合物から2価の銅化合物を含む触媒を分離することにより得られた粗生成物を精製し、純度の高いエーテル化合物を得ることができ、その方法に制限はない。たとえば、2価の銅化合物を含む触媒が存在しない反応混合物を、蒸留、抽出、液−液分離、膜分離、及び晶析からなる群から選ばれる少なくとも一種の分離単位操作を用いることにより、純度の高いエーテル化合物を得ることができる。また、たとえ2価の銅化合物を含む触媒が反応混合物中に残存していても、容易にエーテル化合物を精製可能であることは言うまでもない。
【0098】
次いで本発明(V)について説明する。
本発明(V)は、本発明(III)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0099】
一般式(4)
【化46】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0100】
一般式(5)
【化47】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0101】
一般式(6)
【化48】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0102】
本発明(V)で用いることが可能な一般式(4)で表される化合物、及び一般式(5)で表される化合物は言うまでもなく何ら制限されるものではない。好ましい一般式(4)で表される化合物として、アリルエーテル化合物類、ビニルエーテル化合物類、プロペニルエーテル化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を挙げることができる。
【0103】
より具体的にはメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、アリルメチルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルイソプロピルエーテル、アリルブチルエーテル、アリルペンチルエーテル、アリルイソブチルエーテル、ジアリルエーテル、メチル−1−プロペニルエーテル、エチル−1−プロペニルエーテル、プロピル−1−プロペニルエーテル、イソプロピル−1−プロペニルエーテル、ブチル−1−プロペニルエーテル、イソブチル−1−プロペニルエーテル、エチレングリコールモノビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリコールジアリルエーテル、エチレングリコールモノ−1−プロペニルエーテル、エチレングリコールジ−1−プロペニルエーテル、1,2−プロパンジオールモノビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールモノアリルエーテル、1,2−プロパンジオールジアリルエーテル、1,2−プロパンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,2−プロパンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,3−プロパンジオールモノビニルエーテル、1,3−プロパンジオールジビニルエーテル、1,3−プロパンジオールモノアリルエーテル、1,3−プロパンジオールジアリルエーテル、1,3−プロパンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,3−プロパンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,2−ブタンジオールモノビニルエーテル、1,2−ブタンジオールジビニルエーテル、1,2−ブタンジオールモノアリルエーテル、1,2−ブタンジオールジアリルエーテル、1,2−ブタンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,2−ブタンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,3−ブタンジオールモノビニルエーテル、1,3−ブタンジオールジビニルエーテル、1,3−ブタンジオールモノアリルエーテル、1,3−ブタンジオールジアリルエーテル、1,3−ブタンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,3−ブタンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,4−ブタンジオールモノビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールモノアリルエーテル、1,4−ブタンジオールジアリルエーテル、1,4−ブタンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,4−ブタンジオールジ−1−プロペニルエーテル、トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ペンタエリスリトールモノアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、及びペンタエリスリトールテトラアリルエーテルを例示することができる。
【0104】
一方、本発明(V)における好ましい一般式(5)で表される化合物は特に限定されるものでは無い。本発明(V)で用いることが好ましい一般式(5)で表される化合物の例としては、本発明(IV)における好ましい一般式(2)で表される化合物と同様であり、例えばアルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物を挙げることが出来る。
【0105】
本発明(V)の2価の銅化合物を含む触媒存在下に一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応において得られるエーテル化合物は言うまでもなく一種類に限定されず、同時に2種以上のエーテル化合物が得られる場合も本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、1,3−プロパンジオールジエチルエーテルとエチレングリコールモノアリルエーテルとのエーテル化反応により、1,3−プロパンジオールジアリルエーテルが得られるが、この場合も本発明(V)に当然含まれる。
【0106】
本発明(V)のエーテル化反応は、本発明(IV)と同様の方法で行うことができ、高い効率、高い選択性で一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物から原料とは異なる種類のエーテル化合物を製造することが可能である。例えば、本発明(V)のエーテル化反応は、気相状態、液相状態、及び固相状態の何れの相状態でも行うことが可能であり、また、エーテル化反応における反応方式、及び反応装置の形式に制限はなく、固定床反応装置、移動層反応装置、流動層反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置、または連続攪拌槽型反応装置のような適当な反応装置を使って、バッチ方式、連続方式、または半連続方式の何れの反応方式でも行うことができる。また、好ましい反応装置として、固定床反応装置、流動層型反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置を例示することができ、好ましい反応方式としてバッチ方式、連続方式を挙げることができる。
【0107】
本発明(V)のエーテル化反応において、一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物、エーテル化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒は任意の割合で用いることができ、何ら制限されるものではなく、また反応系中にそれらの成分以外の成分が存在していても構わない。エーテル化反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の量は、反応形式、一般式(4)で表される化合物の反応性、一般式(5)で表される化合物の反応性、触媒の活性、反応条件によって変化する。
【0108】
例えば、槽型反応装置を用いた液相反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の範囲は、一般式(4)で表される化合物に対して、2価の銅化合物として0.001mol%〜10.0mol%であり、より好ましくは0.01mol%〜5.0mol%であり、さらに好ましくは0.02mol%〜1.0mol%であり、固定床反応装置、及び流動層反応装置を用いた場合は、見かけ上これよりも大きな範囲となる。本発明(V)のエーテル化反応における好ましい一般式(4)で表される化合物の一般式(5)で表される化合物に対する比率は、一般式(4)で表される化合物の反応性、一般式(5)で表される化合物の構造と反応性、目的とするエーテル化合物の種類によって変化する。例えば、一般式(4)で表される化合物と分子内に一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応では、好ましい一般式(4)で表される化合物の比率は、分子内に一つの水酸基を有する化合物に対して、1.0mol%〜400mol%、より好ましくは10mol%〜200mol%、さらに好ましくは20mol%〜150mol%である。また例えば、一般式(4)で表される化合物と分子内に二つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応では、好ましい一般式(4)で表される化合物の比率は、分子内に二つの水酸基を有する化合物に対して、50mol%〜600mol%、より好ましくは80mol%〜300mol%、さらに好ましくは100mol%〜250mol%である。
【0109】
本発明(V)のエーテル化反応において、一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合方法に制限はなく、どの様な方法で混合しても構わない。具体的には、本発明(IV)と同様の方法により、一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合することができる。
【0110】
本発明(V)のエーテル化合物の製造方法も本発明(IV)と同様に、従来公知の方法を用いて反応混合物から、2価の銅化合物を含む触媒と反応混合物の分離することが可能であり、またさらに分離回収された2価の銅化合物を含む触媒を再び一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物のエーテル化反応に使用できることは言うまでもない。
【0111】
本発明(V)のエーテル化反応の反応温度に制限はなく、どのような反応温度でエーテル化反応を行ってもよい。本発明(V)における好ましい反応温度は、本発明(IV)と同様であり、反応に使用する一般式(4)で表される化合物の大気圧下での沸点により変化する。一般式(4)で表される化合物の大気圧下での沸点が50℃〜200℃の場合、好ましい反応温度は30℃〜250℃であり、より好ましくは、50℃〜200℃である。一般式(4)で表される化合物が大気圧下で、200℃以上の沸点を有する場合、好ましい反応温度は80℃〜300℃であり、より好ましくは100℃〜250℃である。反応の経時変化に伴い、反応温度をこれらの範囲で変化させてエーテル化反応を行っても良いことは言うまでもない。反応温度が好ましい温度よりも低い場合、エーテル化反応の反応速度が小さく実用的ではなく、反応温度が好ましい温度よりも高い場合、高分子量の不純物の副生量が多くなり好ましくない。
【0112】
本発明(V)のエーテル化反応において、反応圧力に制限はなく、どのような反応圧力下で行っても良い。好ましい反応圧力の範囲としては、本発明(IV)と同様に、0MPaG〜4.0MPaG、より好ましい反応圧力として、0MPaG〜3.0MPaGである範囲を例示することができる。本発明のエーテル化反応を密閉式の反応器を用いて行った場合、反応の進行度によって反応器内の構成成分組成が変化する為、反応圧力が一定の値を示さずあらゆる範囲を取り得るが、このような場合も何ら問題なくエーテル化合物を得ることができる。
【0113】
本発明(V)のエーテル化反応においても、本発明(IV)と同様に予め反応系中に水を存在させることにより、高い効率、及び高い選択性でエーテル化合物を製造することができ、存在させる水の濃度に制限はないが、好ましい水の濃度として、原料化合物であるエーテル化合物に対して0.1質量%〜50質量%、より好ましくは0.5質量%〜40質量%、さらに好ましくは1.0質量%〜30質量%であり、この場合の予め存在させる水には、2価の銅化合物の水和物のような水和物として存在する水も含まれることは言うまでもない。また、予め水を系内に存在させることにより、高い効率、高い選択性でエーテル化合物を得る方法で用いる一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物に制限はないが、好ましい一般式(5)で表される化合物として、水への溶解性が高い化合物を挙げることができ、より具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、アリルアルコール、及びフェノールを例示することができる。
【0114】
本発明(V)では、従来公知の方法を用いることにより、反応後の混合物から2価の銅化合物を含む触媒を分離することにより得られた粗生成物を精製し、純度の高いエーテル化合物を得ることができ、その方法に制限はない。たとえば、2価の銅化合物を含む触媒が存在しない反応混合物を、蒸留、抽出、液−液分離、膜分離、及び晶析からなる群から選ばれる少なくとも一種の分離単位操作を用いることにより、純度の高いエーテル化合物を得ることができる。また、たとえ2価の銅化合物を含む触媒が反応混合物中に残存していても、容易にエーテル化合物を精製可能であることは言うまでもない。
【0115】
最後に本発明(VI)について説明する。本発明(VI)は、本発明(IV)又は本発明(V)のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物である。
【0116】
本発明(IV)又は本発明(V)のエーテル化合物の製造方法により得られたエーテル化合物を含む反応混合物は、その高選択的な反応のために副生成物の含有量が一般に少なく、従って精製も簡便な処理で可能でひいては高純度のエーテル化合物であるという特徴を有している。本発明(VI)のエーテル化合物の構造には特に制限はなく、本発明(IV)或いは本発明(V)の項で述べたものであればよい。
【0117】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の概要を示すもので、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0118】
〔実施例、比較例における用語の説明〕
原料化合物の転化率
アリルアルコールのエーテル化反応におけるアリルアルコールの転化率
エーテル化反応の前後に消費されたアリルアルコールの反応前に仕込んだアリルアルコールに対するモル割合を表し、以下の式により算出した。
アリルエーテルの転化率(%)=
消費されたアリルアルコール(mol)/反応前のアリルアルコール仕込み量(mol)×100
【0119】
n−ブチルアルコールとアリルアルコールのエーテル化反応におけるn−ブチルアルコールの転化率
エーテル化反応の前後に消費されたn−ブチルアルコールの反応前に仕込んだn−ブチルアルコールに対するモル割合を表し、以下の式により算出した。
n−ブチルアルコールの転化率(%)=
消費されたn−ブチルアルコール(mol)/反応前のn−ブチルアルコール仕込み量(mol)×100
【0120】
n−ブチルアルコールとジアリルエーテルのエーテル化反応におけるn−ブチルアルコールの転化率
エーテル化反応の前後に消費されたn−ブチルアルコールの反応前に仕込んだn−ブチルアルコールに対するモル割合を表し、以下の式により算出した。
n−ブチルアルコールの転化率(%)=
消費されたn−ブチルアルコール(mol)/反応前のn−ブチルアルコール仕込み量(mol)×100
【0121】
不飽和エーテル化合物の選択率
アリルアルコールのエーテル化反応におけるジアリルエーテルの選択率
エーテル化反応において消費されたアリルアルコールの生成したジアリルエーテルに対する割合を表し、以下の式により算出した。尚、反応で消費されたアリルアルコールは、反応前後における増減量から計算により求めた。
ジアリルエーテルの選択率(%)=
生成したジアリルエーテル(mol)/{反応前のアリルアルコール(mol)−反応後のアリルアルコール(mol)}×2×100
【0122】
n−ブチルアルコールとアリルアルコールのエーテル化反応におけるアリルブチルエーテルの選択率
エーテル化反応において消費されたn−ブチルアルコールの生成したアリルブチルエーテルに対する割合を表し、以下の式により算出した。尚、反応で消費されたn−ブチルアルコールは、反応前後における増減量から計算により求めた。
アリルブチルエーテルの選択率(%)=
生成したアリルブチルエーテル(mol)/{反応前のn−ブチルアルコール(mol)−反応後のn−ブチルアルコール(mol)}×100
【0123】
n−ブチルアルコールとジアリルエーテルのエーテル化反応におけるアリルブチルエーテルの選択率
エーテル化反応において消費されたn−ブチルアルコールの生成したアリルブチルエーテルに対する割合を表し、以下の式により算出した。尚、反応で消費されたn−ブチルアルコールは、反応前後における増減量から計算により求めた。
アリルブチルエーテルの選択率(%)=
生成したアリルブチルエーテル(mol)/{反応前のn−ブチルアルコール(mol)−反応後のn−ブチルアルコール(mol)}×100
【0124】
〔実施例、比較例における分析装置〕
反応混合物の濾液中の有機化合物濃度分析
以下のガスクロマトグラフィー分析装置、分析条件にて測定した。
分析は内部標準法を用い、反応液10gに対し、内部標準として1,4−ジオキサン(和光純薬(株)製特級)を1g添加したものを分析液として、その内の0.4μlを注入して行った。
ガスクロマトグラフィー:島津製作所製GC−14B
カラム:キャピラリーカラムTC−WAX(長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)
キャリアーガス:窒素(スプリット比20、カラム流量2ml/min)
温度条件:検出器及び気化室温度が200℃、カラム温度は、分析開始から5分間は50℃に保持し、その後10℃/分の昇温速度で150℃まで昇温し、150℃で10分間保持、さらに、その後10℃/分昇温速度で200℃まで昇温し、25分間保持した。
検出器:FID(H2圧70kPa、空気圧100kPa)
【0125】
実施例1:アリルアルコールのエーテル化反応
テフロン(登録商標)コーティングした攪拌軸、及び内部温度を測定する熱電対を備えた1Lのガラスオートクレーブ反応装置(ハイパーグラスターTEM−V1000N、耐圧硝子工業(株)製)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。反応器内に、アリルアルコール350g(6.03mol)、塩化第二銅(II)・二水和物10.28g(60.3mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部ヒーターの電源を入れて加熱を開始した。反応器内部の温度が150℃に達した時点を反応開始時刻として、3.0時間経過するまで反応を行った。3.0時間反応後、外部加熱ヒーターによる加熱を停止し、乾燥窒素ガスによる外部からの冷却を行った。反応器内部の温度が35℃以下になった時点で、反応器内部の反応混合物を取り出した。取り出した反応混合物が有機相と水相の2相を形成していた為、分液ロートを用いて、有機相と水相に分けてそれぞれの重量を測定した。次いで水相、有機相それぞれについて、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的にそれぞれの分析値、重量から反応成績を算出した。アリルアルコールの転化率は84.7%であり、アリルアルコールを基準としたジアリルエーテルの選択率は97.1%であった。反応成績を表1に示す。
【0126】
【表1】
【0127】
実施例2:アリルアルコールのエーテル化反応
エーテル化反応の反応温度を155℃で行い、反応時間を2.0時間にした他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0128】
実施例3:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物を30.84g(180.9mmol)用い、反応時間を1.0時間にした他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0129】
比較例1:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物の代わりに、塩化第一銅(II)54.3g(603mmol)、塩化アンモニウム16.1g(302mmol)を用い、エーテル化反応の反応時間を1.0時間にした他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0130】
比較例2:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物の代わりに、塩化第一銅(II)54.3g(603mmol)、塩化アンモニウム32.2g(603mmol)を用いた他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0131】
比較例3:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物の代わりに、塩化第一銅(II)5.43g(60.3mmol)、塩化アンモニウム1.61g(30.2mmol)を用いた他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0132】
実施例4:アリルアルコールのエーテル化反応
120mlのテフロン(登録商標)製の内筒を備えたオートクレーブ反応装置(ポータブルリアクターTPR−1型、耐圧硝子工業(株)製、反応器材質sus316)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。
【0133】
反応器内に磁気攪拌子、70質量%のアリルアルコール水溶液30g(アリルアルコール27g(517mmol)、蒸留水3.0g(166mmol))、塩化第二銅(II)・二水和物0.176g(1.03mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部に電気ヒーターを取り付け加熱を開始した。反応器内部の温度が所定の100℃に到達した時点を反応開始時刻として、15分間攪拌を継続した。15分経過した時点で外部の電気ヒーターを取り外し、アイスバスを用いて反応器を外部から冷却して反応を停止した。反応器内部の温度が35℃以下なったのを確認し、反応器から内容物全てを取り出した。取り出した反応混合物にメタノールを加え、総重量を測定した後、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的に分析値、重量から反応成績を算出した。アリルアルコールの転化率は5.4%であり、アリルアルコールを基準としたジアリルエーテルの選択率は98.3%であった。
【0134】
比較例4:アリルアルコールのエーテル化反応
70質量%のアリルアルコール水溶液30g(アリルアルコール27g(465mmol)、蒸留水3.0g(166mmol))の代わりに、100質量%のアリルアルコール30g(517mmol)を用いた他は実施例4と同様にしてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。アリルアルコールの転化率は2.5%であり、アリルアルコールを基準としたジアリルエーテルの選択率は91.2%であった。
【0135】
実施例5:n−ブチルアルコールとアリルアルコールとのエーテル化反応
120mlのテフロン(登録商標)製の内筒を備えたオートクレーブ反応装置(ポータブルリアクターTPR−1型、耐圧硝子工業(株)製、反応器材質sus316)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。
【0136】
反応器内に磁気攪拌子、アリルアルコール30g(517mmol)、n−ブチルアルコール7.66g(103mmol)、及び塩化第二銅(II)・二水和物0.881g(5.17mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部に電気ヒーターを取り付け加熱を開始した。反応器内部の温度が所定の155℃に到達した時点を反応開始時刻として、1.0時間攪拌を継続した。1.0時間経過した時点で外部の電気ヒーターを取り外し、アイスバスを用いて反応器を外部から冷却して反応を停止した。反応器内部の温度が35℃以下なったのを確認し、反応器から内容物全てを取り出した。取り出した反応混合物の重量を測定した後、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的に分析値、重量から反応成績を算出した。n−ブチルアルコールの転化率は60.7%であり、n−ブチルアルコールを基準としたアリルブチルエーテルの選択率は89.1%であった。
【0137】
比較例5:n−ブチルアルコールとアリルアルコールとのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物0.176g(1.03mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を用いる代わりに、酢酸パラジウム1.16g(5.17mmol)、トリフェニルホスフィン5.42g(20.68mmol)を用いた他は実施例5と同様にしてエーテル化反応を行った。n−ブチルアルコールの転化率は50.9%であり、n−ブチルアルコールを基準としたアリルブチルエーテルの選択率は86.7%であった。
【0138】
実施例6:n−ブチルアルコールとジアリルエーテルとのエーテル化反応
120mlのテフロン(登録商標)製の内筒を備えたオートクレーブ反応装置(ポータブルリアクターTPR−1型、耐圧硝子工業(株)製、反応器材質sus316)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。
【0139】
反応器内に磁気攪拌子、ジアリルエーテル30g(306mmol)、n−ブチルアルコール2.22g(30mmol)、及び塩化第二銅(II)・二水和物0.256g(1.5mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部に電気ヒーターを取り付け加熱を開始した。反応器内部の温度が所定の155℃に到達した時点を反応開始時刻として、1.0時間攪拌を継続した。1.0時間経過した時点で外部の電気ヒーターを取り外し、アイスバスを用いて反応器を外部から冷却して反応を停止した。反応器内部の温度が35℃以下なったのを確認し、反応器から内容物全てを取り出した。取り出した反応混合物の重量を測定した後、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的に分析値、重量から反応成績を算出した。n−ブチルアルコールの転化率は8.9%であり、n−ブチルアルコールを基準としたアリルブチルエーテルの選択率は22.5%であった。
【0140】
【発明の効果】
以上述べてきたように、従来公知のエーテル化合物製造用触媒に比べて本明細書記載の2価の銅化合物を含む触媒は、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応によるエーテル化合物製造方法において非常に有用な触媒となることは明らかである。また、本明細書のエーテル化合物製造方法よれば、効率よく、高い選択性で、エーテル化合物を得ることができることは明らかである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エーテル化反応に用いる2価の銅化合物を含むことを特徴とする触媒、該触媒を用いたエーテル化合物の製造方法、及び該製造方法で得られたエーテル化合物に関する。
【0002】
さらに詳しくは、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応において用いることが可能な2価の銅化合物を含むことを特徴とする触媒、該触媒の存在下にアルコール化合物のエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応を行うことを特徴とするエーテル化合物の製造方法、及びこれらの製造方法により製造されたエーテル化合物に関する。
【0003】
【従来の技術】
アリルエーテル類は、反応希釈剤、不飽和モノマー、エポキシ樹脂などの有用な有機中間体化合物として知られている。Williamson反応と呼ばれるハロゲン化アルキルと金属アルコキシドからエーテル化合物を製造する方法は最も一般的なエーテル化合物製造方法であり、実際に不飽和エーテル化合物の合成例として、アリルクロライドとナトリウムエトキサイドから不飽和エーテル化合物であるエチルビニルエーテルが生成することは良く知られている。
【0004】
しかし、この方法は予めアルコール化合物と金属ナトリウムから金属アルコキサイドを別途合成する必要があること、又、大量の塩が副生し、工業的な不飽和エーテル化合物製造方法としては実用的でない。
【0005】
また、硫酸、塩酸、芳香族スルホン酸、スルホン酸クロリド、三フッ化ホウ素、塩化アルミニウムなどの酸触媒を脱水触媒として用いた、アルコール化合物の脱水反応によるエーテル化合物の製造方法も良く知られた反応であり、例えばS.Sugasawa,K.Fujiwaraら(Organic Synthesis IV 72(1963))によれば、硫酸存在下、α−フェニルベンゼンメタノールと2−クロロエタノールから対応する2−クロロエチル(α−フェニルベンジル)エーテルが得られると報告されている。しかし、アルコール化合物の脱水反応により不飽和エーテル化合物を製造する方法は、用いるアルコール化合物が第三級のアルキル基、又はベンジル基を有する場合にのみ反応性が高く、それ以外のアルコール化合物では十分な収率を得ることが出来ず、利用可能なアルコール化合物が制限される。
【0006】
一方、Tetsuya Ogura,Nobuo Furuno,Shinichi Kawaguchiら(Bulletin of the Chemical Society of Japan vol.42 643(1969))によれば、塩化第一銅(I)と塩化アンモニウムからなる触媒を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行い選択的にジアリルエーテルを製造する方法が報告されている。しかし、本反応では十分な反応速度を得る為には塩化第一銅(I)に対してほぼ当量の塩化アンモニウムの共存が必須であり、工業的な利用には問題がある。
【0007】
このように、各種のエーテル化合物の製造方法、特にアリルエーテル類の製造方法に関して様々な提案はされているが、工業的に利用可能な製造方法に関する報告は未だ例がない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応に用いることが可能なエーテル化合物製造用触媒の提供、該触媒を用いたエーテル化合物の製造方法、及び該製造方法で製造できるエーテル化合物の提供である。
【0009】
【発明を解決するための手段】
上記の課題の解決を図るべく本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、2価の銅(II)を含む触媒が、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応の触媒として有効に働き、高選択的に目的のエーテル化合物を与えることを見いだし本発明を完成させた。
【0010】
すなわち、本発明(I)は、硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒である。
【0011】
また、本発明(II)は、一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0012】
一般式(1)
【化13】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0013】
一般式(2)
【化14】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0014】
一般式(3)
【化15】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0015】
また、本発明(III)は、一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0016】
一般式(4)
【化16】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0017】
一般式(5)
【化17】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0018】
一般式(6)
【化18】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0019】
さらに本発明(IV)は、本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0020】
一般式(1)
【化19】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0021】
一般式(2)
【化20】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0022】
一般式(3)
【化21】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0023】
また本発明(V)は、本発明(III)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0024】
一般式(4)
【化22】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0025】
一般式(5)
【化23】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0026】
一般式(6)
【化24】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0027】
またさらに本発明(VI)は、本発明(IV)又は本発明(V)のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物である。
【0028】
さらに本発明は、例えば以下の事項からなる。
【0029】
〔1〕 硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒。
【0030】
〔2〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする〔1〕に記載のエーテル化合物製造用触媒。
【0031】
一般式(1)
【化25】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0032】
一般式(2)
【化26】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0033】
一般式(3)
【化27】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0034】
〔3〕 一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする〔1〕に記載のエーテル化合物製造用触媒。
【0035】
一般式(4)
【化28】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0036】
一般式(5)
【化29】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0037】
一般式(6)
【化30】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0038】
〔4〕 〔2〕に記載のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法。
【0039】
一般式(1)
【化31】
(式中R1、R2、R3、R4及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0040】
一般式(2)
【化32】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0041】
一般式(3)
【化33】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0042】
〔5〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物が炭素数2〜炭素数20の化合物であることを特徴とする〔4〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0043】
〔6〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物がアリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、及び3−ペンテン−2−オールからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔4〕又は〔5〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
【0044】
〔7〕 一般式(2)で表される化合物がアルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
【0045】
〔8〕 アルコール化合物類が、ビニルアルコール、2−メチルビニルアルコール、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、3−ペンテン−2−オール、エチレングリコール、エチレングリコールモノ置換体、1,2−プロパンジオール、1,2−プロパンジオールモノ置換体、1,3−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールモノ置換体、1,2−ブタンジオール、1,2−ブタンジオールモノ置換体、1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールモノ置換体、1,4−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールモノ置換体、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンモノ置換体、トリメチロールプロパンジ置換体、ペンタエリスリトール、ペンタエリスリトールモノ置換体、ペンタエリスルトールジ置換体、ペンタエリスリトールトリ置換体、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、及びベンジルアルコールからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔7〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0046】
〔9〕 フェノール化合物類が、無置換フェノール、一置換フェノール化合物類、二置換フェノール化合物類、三置換フェノール化合物類、2価のフェノール化合物類、及びナフトール化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔7〕又は〔8〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0047】
〔10〕 一般式(1)で表されるアルコール化合物がアリルアルコールであることを特徴とする〔4〕〜〔9〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
【0048】
〔11〕 〔3〕に記載のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法。
【0049】
一般式(4)
【化34】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0050】
一般式(5)
【化35】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0051】
一般式(6)
【化36】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0052】
〔12〕 一般式(4)で表される化合物が、アリルエーテル化合物類、ビニルエーテル化合物類及びプロペニルエーテル化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であり、且つ一般式(5)で表される化合物類が、アルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類の重縮合反応物及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする〔11〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0053】
〔13〕 一般式(4)で表されるエーテル化合物がジアリルエーテルであることを特徴とする〔11〕又は〔12〕のいずれかに記載のエーテル化合物製造方法。
【0054】
〔14〕 〔4〕〜〔13〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法において、反応系中に水を存在させることを特徴とするエーテル化合物の製造方法。
【0055】
〔15〕 反応系中に存在させる水の量が0.01質量%〜40質量%の範囲であることを特徴とする〔14〕に記載のエーテル化合物の製造方法。
【0056】
〔16〕 〔4〕〜〔15〕のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物。
【0057】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてより詳しく説明する。まず、本発明(I)について説明する。
本発明(I)は、硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒である。
【0058】
本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒における2価の銅化合物は特に制限されるものではなく、銅化合物における銅原子の価数が二価であればどの様な形態をとっていても構わない。もちろん反応中の遷移状態に2価の銅化合物が異なる価数に変化してもまったく問題ない。
【0059】
好ましい2価の銅化合物としては、硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)、及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上である。より好ましい2価の銅化合物として、塩化第二銅(II)、塩化第二銅(II)・二水和物を例示することができる。
【0060】
本発明(I)の2価の銅化合物はどのような形態でも使用することができ、特に制限されるものでないが、粉末状、ペレット状、或いは担体に担持した形で使用することができ、最も簡便な方法としては粉末状、または担体に担持した形態を挙げることができる。好ましい担体として、シリカ、アルミナ、マグネシア、活性炭、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニアを例示することができるが、これに制限されるものではない。
【0061】
担体に担持する方法にも制限はなく、含浸法、スプレー法、蒸発乾固法、混練法、スプレードライ法など公知の方法を用いることができる。2価の銅化合物は他の金属元素、異なる価数の銅化合物、及び有機化合物を含んでいても構わない。好ましくは2価の銅化合物または2価の銅化合物の水和物の純度として、50質量%以上のものを使用することが望ましく、より好ましくは70質量%、さらに好ましくは80質量%以上である。
【0062】
次に、本発明(II)、及び本発明(III)について説明する。
本発明(II)は、一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0063】
一般式(1)
【化37】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0064】
一般式(2)
【化38】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0065】
一般式(3)
【化39】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0066】
また、本発明(III)は、一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする本発明(I)のエーテル化合物製造用触媒である。
【0067】
一般式(4)
【化40】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0068】
一般式(5)
【化41】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0069】
一般式(6)
【化42】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0070】
本発明(II)又は本発明(III)のエーテル化合物製造用触媒は、該触媒が2価の銅化合物を含むことを特徴とする触媒であり、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物のエーテル化反応のに有効な触媒である。
【0071】
次に本発明(IV)について説明する。
本発明(IV)は、本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0072】
一般式(1)
【化43】
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0073】
一般式(2)
【化44】
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0074】
一般式(3)
【化45】
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0075】
本発明(IV)のエーテル化合物の製造方法によれば、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とから、一般式(3)で表されるエーテル化合物を高収率且つ高い選択性で製造することが可能である。本発明(IV)において使用することが可能な一般式(1)で表される化合物、及び一般式(2)で表される化合物は特に制限されず、又、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物が同じであっても構わないことは言うまでもない。更に、本発明(IV)の2価の銅化合物を含む触媒存在下に一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応において得られるエーテル化合物は言うまでもなく一種類に限定されず、数種類のエーテル化合物が得られる場合も本発明に含まれる。
【0076】
例えば一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応において、一つのエーテル結合を有するモノエーテル化合物と二つのエーテル結合を有するジエーテル化合物が同時に得られるような場合も本発明(IV)に含まれる。より具体的には本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒存在下、アリルアルコールと1,3−プロパンジオールのエーテル化反応により、1,3−プロパンジオールモノアリルエーテルと1,3−プロパンジオールジアリルエーテルが同時に得られるが、この場合も本発明(IV)に含まれることは言うまでもない。
【0077】
また例えば、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物のエーテル化反応において、一般式(1)で表される化合物二分子から対称型エーテル化合物と、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とから非対称型エーテル化合物が同時に得られる場合も本発明(IV)に含まれる。より具体的には、本発明(II)のエーテル化合物製造用触媒の存在下、アリルアルコールとエタノールのエーテル化反応により、対象エーテル化合物としてジアリルエーテル、及びジエチルエーテルが得られ、非対象エーテル化合物として、アリルエチルエーテルが得られる場合も本発明(IV)に含まれる。
【0078】
本発明(IV)における好ましい一般式(1)で表される化合物としては、炭素数2〜炭素数20のアルコール化合物を例示することができ、またさらに好ましいアルコール化合物として、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、及び3−ペンテン−2−オールを挙げることができ、さらに好ましくはアリルアルコールである。
【0079】
一方、本発明(IV)で用いることが好ましい一般式(2)で表される化合物としては、アルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物を例示することが出来る。より具体的にはアルコール化合物類として、ビニルアルコール、2−メチルビニルアルコール、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、3−ペンテン−2−オール、エチレングリコール、エチレングリコールモノ置換体、1,2−プロパンジオール、1,2−プロパンジオールモノ置換体、1,3−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールモノ置換体、1,2−ブタンジオール、1,2−ブタンジオールモノ置換体、1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールモノ置換体、1,4−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールモノ置換体、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンモノ置換体、トリメチロールプロパンジ置換体、ペンタエリスリトール、ペンタエリスリトールモノ置換体、ペンタエリスルトールジ置換体、ペンタエリスリトールトリ置換体、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、及びベンジルアルコールを例示出来る。
【0080】
また、好ましいフェノール化合物類としては、フェノール化合物類が、無置換フェノール、一置換フェノール化合物類、二置換フェノール化合物類、三置換フェノール化合物類、2価のフェノール化合物類、ナフトール化合物類、及びこれらのフェノール化合物類とアルデヒド化合物類との重縮合反応物、又はこれらのフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物を例示することが出来る。
【0081】
さらに具体的には、一置換フェノール化合物類として、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ビニルフェノール、イソプロペニルフェノール、アリルフェノール、フェニルフェノール、ベンジルフェノール、クロルフェノール、及びブロムフェノール(各々オルト−、メタ−、パラ−異性体を含む)等、二置換フェノール化合物類として、ジメチルフェノール、ジエチルフェノール、及びt−ブチル−メチルフェノール(各々異性体を含む)等、三置換フェノール類として、トリメチルフェノール等、2価のフェノール化合物類として、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ジヒドロキシベンゾフェノン、ハイドロキノン、レゾルシン、ジヒドロキシナフタレン、ビフェノール、テトラメチルフェノール、及びビナフトール等、ナフトール化合物類として、1−ナフトール、2−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類の重縮合反応物として、フェノール化合物類とホルムアルデヒドとの重縮合反応物、フェノール化合物類とアセトアルデヒドとの重縮合反応物、及びフェノール化合物類とヒドロキシベンズアルデヒドとの重縮合反応物等、フェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物として、フェノール化合物類とジシクロペンタジエンとの重付加反応物、フェノール化合物類とテトラヒドロインデンとの重付加反応物、フェノール化合物類と4−ビニルシクロヘキセンとの重付加反応物、フェノール化合物類と5−ビニルノルボナ−2−エンとの重付加反応物、フェノール化合物類とα−ピネンとの重付加反応物、フェノール化合物類とβ−ピネンとの重付加反応物、フェノール化合物類とリモネンとの重付加反応物、及びフェノール化合物類とジビニルベンゼンとの重付加反応物等を例示することが出来る。
【0082】
本発明(IV)のエーテル化反応は気相状態、液相状態、及び固相状態の何れの相状態でも行うことが可能であり、場合によっては異なる相状態が混在していても構わない。また、エーテル化反応における反応方式、及び反応装置の形式に制限はなく、固定床反応装置、移動層反応装置、流動層反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置、または連続攪拌槽型反応装置のような適当な反応装置を使って、バッチ方式、連続方式、または半連続方式で行うことができ、どの方法を用いても良い。好ましい反応装置として、固定床反応装置、流動層型反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置を例示することができ、好ましい反応方式としてバッチ方式、連続方式を挙げることができる。
【0083】
本発明(IV)のエーテル化反応における一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒は任意の割合で用いることができ、何ら制限されるものではなく、また反応系中にそれらの成分以外に別の成分が存在していても何ら支障ない。
【0084】
エーテル化反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の量は、反応形式、一般式(1)で表される化合物の反応性、一般式(2)で表される化合物の反応性、触媒の活性、反応条件によって変わりうる。例えば、槽型反応装置を用いた液相反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の範囲は一般式(1)で表される化合物に対し、2価の銅化合物として0.001mol%〜10.0mol%であり、より好ましくは0.01mol%〜5.0mol%であり、さらに好ましくは0.02mol%〜0.1mol%である。固定床反応装置、及び流動層反応装置を用いた場合は、見かけ上これよりも大きな範囲となる。
【0085】
本発明(IV)のエーテル化反応における好ましい一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物に対する仕込み比率は、一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物の分子構造と反応性、及び目的とするエーテル化合物の種類によって異なる。例えば、一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応では、好ましい一般式(1)で表される化合物の比率は、一般式(2)で表される化合物、1.0mol%〜400mol%、より好ましくは10mol%〜200mol%、さらに好ましくは20mol%〜150mol%である。
【0086】
また例えば、一般式(1)で表される化合物の一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応では、一般式(1)で表される化合物の比率は一般式(2)で表される化合物に対して、50mol%〜600mol%、より好ましくは80mol%〜300mol%、さらに好ましくは100mol%〜250mol%である。
【0087】
本発明(IV)のエーテル化反応において、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合方法に制限はなく、どの様な方法で混合しても構わない。エーテル化反応における一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合方法について具体例として、固定床反応装置を用いた流通型反応では、反応器内に固定された2価の銅化合物を含む触媒中を気体状態、或いは液体状態の一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、が通過しエーテル化反応を行うことができ、場合によっては一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物が反応器内で向流接触しながら通過しエーテル化反応を行っても良い。
【0088】
また、槽型反応装置を用いたバッチ方式の反応では、予め反応器内に2価の銅化合物を含む触媒を存在させ、次いで一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物を加え攪拌を行うことによりエーテル化反応を行う方法を例示することができるが、当然これに限定されるわけではなく、あらゆる組み合わせが可能である。例えば、槽型反応装置を用いたバッチ方式の反応において、予め反応器内に2価の銅化合物を含む触媒を存在させ、次いで一般式(1)で表される化合物を加えしばらく攪拌した後、一般式(2)で表される化合物を加え、さらに攪拌を行うことによりエーテル化反応を行うことも可能である。
【0089】
2価の銅化合物を含む触媒と反応混合物の分離方法には、従来公知の方法を用いることが可能である。固定床反応装置を用いた流通型反応の場合は、反応器出口より直接に2価の銅化合物を含まない反応混合物が得られ、容易に触媒と反応混合物の分離が可能である。
【0090】
一方、反応混合物中に2価の銅化合物が溶解しているような場合は、2価の銅化合物を含む触媒が存在する反応混合物を加熱することにより、原料の一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、及び目的のエーテル化合物を蒸発成分として取り除き、2価の銅化合物を含む触媒を濃縮残分として分離することができる。このようにして分離回収された2価の銅化合物を含む触媒は、再び一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応の触媒として再び用いることが可能であり、この際、一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表される化合物、、エーテル化合物、副生物である水、及びその他の高沸点化合物が回収された触媒中に含まれていても全く差し支えない。
【0091】
本発明(IV)のエーテル化反応の反応温度に制限はなく、どのような反応温度でエーテル化反応を行ってもよい。好ましい反応温度は、反応に使用する一般式(1)で表される化合物の大気圧下での沸点により変化する。一般式(1)で表される化合物の大気圧下での沸点が50℃〜200℃である場合、好ましい反応温度は30℃〜250℃であり、より好ましくは、50℃〜200℃である。一般式(1)で表される化合物が大気圧下で200℃以上の沸点を有する場合、好ましい反応温度は80℃〜300℃であり、より好ましくは100℃〜250℃である。
【0092】
反応の経時変化に伴い、反応温度をこれらの範囲で変化させてエーテル化反応を行っても良いことは言うまでもない。反応温度が好ましい温度よりも低い場合、エーテル化反応の反応速度が小さく実用的ではなく、反応温度が好ましい温度よりも高い場合、高分子量の不純物の副生量が多くなり好ましくない。本発明(IV)のエーテル化反応において、反応圧力に制限はなく、どのような反応圧力下で行っても良い。好ましい反応圧力の範囲として、0MPaG〜4.0MPaG、より好ましい反応圧力として、0MPaG〜3.0MPaGである範囲を例示することができる。
【0093】
本発明のエーテル化反応を密閉式の反応器を用いて行った場合、反応の進行度によって反応器内の構成成分組成が変化する為、反応圧力が一定の値を示さずあらゆる範囲を取り得るが、このような場合も何ら問題なくエーテル化合物を得ることができる。
【0094】
本発明(IV)のエーテル化反応において予め反応系中に水を存在させることにより、高い効率、及び高い選択性でエーテル化合物を製造することができる。通常、脱水反応によるエーテル化反応において、生成物である水の存在は反応の平衡から考えて、生成物側に不利に働き、目的とするエーテル化合物を効率よく得るためには好ましくない。しかし、本反応における2価の銅化合物を含む触媒は水に溶け易いため、水が存在していた場合、反応速度が大きくなるといった特徴がある。
【0095】
また、さらには本発明のエーテル化反応では、生成物であるエーテル化合物の水への溶解性が低く、原料である一般式(1)で表される化合物が水に対して高い溶解性を有し、水が系内に存在していた場合、生成したエーテル化合物に富む有機相と水への溶解性が高い2価の銅化合物を含む触媒、一般式(1)で表される化合物に富む水相の2相状態を形成する。この為、主に水相で進行するエーテル化反応により生成したエーテル化合物は水相から有機相側に移動し、水相側に存在する2価の銅化合物を含む触媒との相互作用がなく、引き続くエーテル化合物の副反応が抑制される効果が発現し、特に予め水を系内に存在させた場合に極めて高い選択性で目的物のエーテル化合物を得ることができる。
【0096】
本発明において、存在させる水の濃度に制限はないが、好ましい水の濃度として、原料化合物である一般式(1)で表される化合物に対して0.1質量%〜50質量%、より好ましくは0.5質量%〜40質量%、さらに好ましくは1.0質量%〜30質量%であり、この場合の予め存在させる水には、2価の銅化合物の水和物のような水和物として存在する水も含まれることは言うまでもない。また、予め水を系内に存在させることにより、高い効率、高い選択性でエーテル化合物を得る方法で用いる一般式(1)で表される化合物に制限はないが、一般式(1)で表される化合物は、水への溶解性が高いアルコールを挙げることができ、より具体的にはアリルアルコールを例示することができる。
【0097】
本発明(IV)では、従来公知の方法を用いることにより、反応後の混合物から2価の銅化合物を含む触媒を分離することにより得られた粗生成物を精製し、純度の高いエーテル化合物を得ることができ、その方法に制限はない。たとえば、2価の銅化合物を含む触媒が存在しない反応混合物を、蒸留、抽出、液−液分離、膜分離、及び晶析からなる群から選ばれる少なくとも一種の分離単位操作を用いることにより、純度の高いエーテル化合物を得ることができる。また、たとえ2価の銅化合物を含む触媒が反応混合物中に残存していても、容易にエーテル化合物を精製可能であることは言うまでもない。
【0098】
次いで本発明(V)について説明する。
本発明(V)は、本発明(III)のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法である。
【0099】
一般式(4)
【化46】
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0100】
一般式(5)
【化47】
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0101】
一般式(6)
【化48】
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
【0102】
本発明(V)で用いることが可能な一般式(4)で表される化合物、及び一般式(5)で表される化合物は言うまでもなく何ら制限されるものではない。好ましい一般式(4)で表される化合物として、アリルエーテル化合物類、ビニルエーテル化合物類、プロペニルエーテル化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種の化合物を挙げることができる。
【0103】
より具体的にはメチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、アリルメチルエーテル、アリルエチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルイソプロピルエーテル、アリルブチルエーテル、アリルペンチルエーテル、アリルイソブチルエーテル、ジアリルエーテル、メチル−1−プロペニルエーテル、エチル−1−プロペニルエーテル、プロピル−1−プロペニルエーテル、イソプロピル−1−プロペニルエーテル、ブチル−1−プロペニルエーテル、イソブチル−1−プロペニルエーテル、エチレングリコールモノビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、エチレングリコールジアリルエーテル、エチレングリコールモノ−1−プロペニルエーテル、エチレングリコールジ−1−プロペニルエーテル、1,2−プロパンジオールモノビニルエーテル、1,2−プロパンジオールジビニルエーテル、1,2−プロパンジオールモノアリルエーテル、1,2−プロパンジオールジアリルエーテル、1,2−プロパンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,2−プロパンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,3−プロパンジオールモノビニルエーテル、1,3−プロパンジオールジビニルエーテル、1,3−プロパンジオールモノアリルエーテル、1,3−プロパンジオールジアリルエーテル、1,3−プロパンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,3−プロパンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,2−ブタンジオールモノビニルエーテル、1,2−ブタンジオールジビニルエーテル、1,2−ブタンジオールモノアリルエーテル、1,2−ブタンジオールジアリルエーテル、1,2−ブタンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,2−ブタンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,3−ブタンジオールモノビニルエーテル、1,3−ブタンジオールジビニルエーテル、1,3−ブタンジオールモノアリルエーテル、1,3−ブタンジオールジアリルエーテル、1,3−ブタンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,3−ブタンジオールジ−1−プロペニルエーテル、1,4−ブタンジオールモノビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールモノアリルエーテル、1,4−ブタンジオールジアリルエーテル、1,4−ブタンジオールモノ−1−プロペニルエーテル、1,4−ブタンジオールジ−1−プロペニルエーテル、トリメチロールプロパンモノビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールモノビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル、ペンタエリスリトールモノアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、及びペンタエリスリトールテトラアリルエーテルを例示することができる。
【0104】
一方、本発明(V)における好ましい一般式(5)で表される化合物は特に限定されるものでは無い。本発明(V)で用いることが好ましい一般式(5)で表される化合物の例としては、本発明(IV)における好ましい一般式(2)で表される化合物と同様であり、例えばアルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物を挙げることが出来る。
【0105】
本発明(V)の2価の銅化合物を含む触媒存在下に一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応において得られるエーテル化合物は言うまでもなく一種類に限定されず、同時に2種以上のエーテル化合物が得られる場合も本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、1,3−プロパンジオールジエチルエーテルとエチレングリコールモノアリルエーテルとのエーテル化反応により、1,3−プロパンジオールジアリルエーテルが得られるが、この場合も本発明(V)に当然含まれる。
【0106】
本発明(V)のエーテル化反応は、本発明(IV)と同様の方法で行うことができ、高い効率、高い選択性で一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物から原料とは異なる種類のエーテル化合物を製造することが可能である。例えば、本発明(V)のエーテル化反応は、気相状態、液相状態、及び固相状態の何れの相状態でも行うことが可能であり、また、エーテル化反応における反応方式、及び反応装置の形式に制限はなく、固定床反応装置、移動層反応装置、流動層反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置、または連続攪拌槽型反応装置のような適当な反応装置を使って、バッチ方式、連続方式、または半連続方式の何れの反応方式でも行うことができる。また、好ましい反応装置として、固定床反応装置、流動層型反応装置、槽型反応装置、反応蒸留装置を例示することができ、好ましい反応方式としてバッチ方式、連続方式を挙げることができる。
【0107】
本発明(V)のエーテル化反応において、一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物、エーテル化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒は任意の割合で用いることができ、何ら制限されるものではなく、また反応系中にそれらの成分以外の成分が存在していても構わない。エーテル化反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の量は、反応形式、一般式(4)で表される化合物の反応性、一般式(5)で表される化合物の反応性、触媒の活性、反応条件によって変化する。
【0108】
例えば、槽型反応装置を用いた液相反応における好ましい2価の銅化合物を含む触媒の範囲は、一般式(4)で表される化合物に対して、2価の銅化合物として0.001mol%〜10.0mol%であり、より好ましくは0.01mol%〜5.0mol%であり、さらに好ましくは0.02mol%〜1.0mol%であり、固定床反応装置、及び流動層反応装置を用いた場合は、見かけ上これよりも大きな範囲となる。本発明(V)のエーテル化反応における好ましい一般式(4)で表される化合物の一般式(5)で表される化合物に対する比率は、一般式(4)で表される化合物の反応性、一般式(5)で表される化合物の構造と反応性、目的とするエーテル化合物の種類によって変化する。例えば、一般式(4)で表される化合物と分子内に一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応では、好ましい一般式(4)で表される化合物の比率は、分子内に一つの水酸基を有する化合物に対して、1.0mol%〜400mol%、より好ましくは10mol%〜200mol%、さらに好ましくは20mol%〜150mol%である。また例えば、一般式(4)で表される化合物と分子内に二つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応では、好ましい一般式(4)で表される化合物の比率は、分子内に二つの水酸基を有する化合物に対して、50mol%〜600mol%、より好ましくは80mol%〜300mol%、さらに好ましくは100mol%〜250mol%である。
【0109】
本発明(V)のエーテル化反応において、一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合方法に制限はなく、どの様な方法で混合しても構わない。具体的には、本発明(IV)と同様の方法により、一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物、及び2価の銅化合物を含む触媒の混合することができる。
【0110】
本発明(V)のエーテル化合物の製造方法も本発明(IV)と同様に、従来公知の方法を用いて反応混合物から、2価の銅化合物を含む触媒と反応混合物の分離することが可能であり、またさらに分離回収された2価の銅化合物を含む触媒を再び一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物のエーテル化反応に使用できることは言うまでもない。
【0111】
本発明(V)のエーテル化反応の反応温度に制限はなく、どのような反応温度でエーテル化反応を行ってもよい。本発明(V)における好ましい反応温度は、本発明(IV)と同様であり、反応に使用する一般式(4)で表される化合物の大気圧下での沸点により変化する。一般式(4)で表される化合物の大気圧下での沸点が50℃〜200℃の場合、好ましい反応温度は30℃〜250℃であり、より好ましくは、50℃〜200℃である。一般式(4)で表される化合物が大気圧下で、200℃以上の沸点を有する場合、好ましい反応温度は80℃〜300℃であり、より好ましくは100℃〜250℃である。反応の経時変化に伴い、反応温度をこれらの範囲で変化させてエーテル化反応を行っても良いことは言うまでもない。反応温度が好ましい温度よりも低い場合、エーテル化反応の反応速度が小さく実用的ではなく、反応温度が好ましい温度よりも高い場合、高分子量の不純物の副生量が多くなり好ましくない。
【0112】
本発明(V)のエーテル化反応において、反応圧力に制限はなく、どのような反応圧力下で行っても良い。好ましい反応圧力の範囲としては、本発明(IV)と同様に、0MPaG〜4.0MPaG、より好ましい反応圧力として、0MPaG〜3.0MPaGである範囲を例示することができる。本発明のエーテル化反応を密閉式の反応器を用いて行った場合、反応の進行度によって反応器内の構成成分組成が変化する為、反応圧力が一定の値を示さずあらゆる範囲を取り得るが、このような場合も何ら問題なくエーテル化合物を得ることができる。
【0113】
本発明(V)のエーテル化反応においても、本発明(IV)と同様に予め反応系中に水を存在させることにより、高い効率、及び高い選択性でエーテル化合物を製造することができ、存在させる水の濃度に制限はないが、好ましい水の濃度として、原料化合物であるエーテル化合物に対して0.1質量%〜50質量%、より好ましくは0.5質量%〜40質量%、さらに好ましくは1.0質量%〜30質量%であり、この場合の予め存在させる水には、2価の銅化合物の水和物のような水和物として存在する水も含まれることは言うまでもない。また、予め水を系内に存在させることにより、高い効率、高い選択性でエーテル化合物を得る方法で用いる一般式(4)で表される化合物、一般式(5)で表される化合物に制限はないが、好ましい一般式(5)で表される化合物として、水への溶解性が高い化合物を挙げることができ、より具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、アリルアルコール、及びフェノールを例示することができる。
【0114】
本発明(V)では、従来公知の方法を用いることにより、反応後の混合物から2価の銅化合物を含む触媒を分離することにより得られた粗生成物を精製し、純度の高いエーテル化合物を得ることができ、その方法に制限はない。たとえば、2価の銅化合物を含む触媒が存在しない反応混合物を、蒸留、抽出、液−液分離、膜分離、及び晶析からなる群から選ばれる少なくとも一種の分離単位操作を用いることにより、純度の高いエーテル化合物を得ることができる。また、たとえ2価の銅化合物を含む触媒が反応混合物中に残存していても、容易にエーテル化合物を精製可能であることは言うまでもない。
【0115】
最後に本発明(VI)について説明する。本発明(VI)は、本発明(IV)又は本発明(V)のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物である。
【0116】
本発明(IV)又は本発明(V)のエーテル化合物の製造方法により得られたエーテル化合物を含む反応混合物は、その高選択的な反応のために副生成物の含有量が一般に少なく、従って精製も簡便な処理で可能でひいては高純度のエーテル化合物であるという特徴を有している。本発明(VI)のエーテル化合物の構造には特に制限はなく、本発明(IV)或いは本発明(V)の項で述べたものであればよい。
【0117】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の概要を示すもので、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0118】
〔実施例、比較例における用語の説明〕
原料化合物の転化率
アリルアルコールのエーテル化反応におけるアリルアルコールの転化率
エーテル化反応の前後に消費されたアリルアルコールの反応前に仕込んだアリルアルコールに対するモル割合を表し、以下の式により算出した。
アリルエーテルの転化率(%)=
消費されたアリルアルコール(mol)/反応前のアリルアルコール仕込み量(mol)×100
【0119】
n−ブチルアルコールとアリルアルコールのエーテル化反応におけるn−ブチルアルコールの転化率
エーテル化反応の前後に消費されたn−ブチルアルコールの反応前に仕込んだn−ブチルアルコールに対するモル割合を表し、以下の式により算出した。
n−ブチルアルコールの転化率(%)=
消費されたn−ブチルアルコール(mol)/反応前のn−ブチルアルコール仕込み量(mol)×100
【0120】
n−ブチルアルコールとジアリルエーテルのエーテル化反応におけるn−ブチルアルコールの転化率
エーテル化反応の前後に消費されたn−ブチルアルコールの反応前に仕込んだn−ブチルアルコールに対するモル割合を表し、以下の式により算出した。
n−ブチルアルコールの転化率(%)=
消費されたn−ブチルアルコール(mol)/反応前のn−ブチルアルコール仕込み量(mol)×100
【0121】
不飽和エーテル化合物の選択率
アリルアルコールのエーテル化反応におけるジアリルエーテルの選択率
エーテル化反応において消費されたアリルアルコールの生成したジアリルエーテルに対する割合を表し、以下の式により算出した。尚、反応で消費されたアリルアルコールは、反応前後における増減量から計算により求めた。
ジアリルエーテルの選択率(%)=
生成したジアリルエーテル(mol)/{反応前のアリルアルコール(mol)−反応後のアリルアルコール(mol)}×2×100
【0122】
n−ブチルアルコールとアリルアルコールのエーテル化反応におけるアリルブチルエーテルの選択率
エーテル化反応において消費されたn−ブチルアルコールの生成したアリルブチルエーテルに対する割合を表し、以下の式により算出した。尚、反応で消費されたn−ブチルアルコールは、反応前後における増減量から計算により求めた。
アリルブチルエーテルの選択率(%)=
生成したアリルブチルエーテル(mol)/{反応前のn−ブチルアルコール(mol)−反応後のn−ブチルアルコール(mol)}×100
【0123】
n−ブチルアルコールとジアリルエーテルのエーテル化反応におけるアリルブチルエーテルの選択率
エーテル化反応において消費されたn−ブチルアルコールの生成したアリルブチルエーテルに対する割合を表し、以下の式により算出した。尚、反応で消費されたn−ブチルアルコールは、反応前後における増減量から計算により求めた。
アリルブチルエーテルの選択率(%)=
生成したアリルブチルエーテル(mol)/{反応前のn−ブチルアルコール(mol)−反応後のn−ブチルアルコール(mol)}×100
【0124】
〔実施例、比較例における分析装置〕
反応混合物の濾液中の有機化合物濃度分析
以下のガスクロマトグラフィー分析装置、分析条件にて測定した。
分析は内部標準法を用い、反応液10gに対し、内部標準として1,4−ジオキサン(和光純薬(株)製特級)を1g添加したものを分析液として、その内の0.4μlを注入して行った。
ガスクロマトグラフィー:島津製作所製GC−14B
カラム:キャピラリーカラムTC−WAX(長さ30m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)
キャリアーガス:窒素(スプリット比20、カラム流量2ml/min)
温度条件:検出器及び気化室温度が200℃、カラム温度は、分析開始から5分間は50℃に保持し、その後10℃/分の昇温速度で150℃まで昇温し、150℃で10分間保持、さらに、その後10℃/分昇温速度で200℃まで昇温し、25分間保持した。
検出器:FID(H2圧70kPa、空気圧100kPa)
【0125】
実施例1:アリルアルコールのエーテル化反応
テフロン(登録商標)コーティングした攪拌軸、及び内部温度を測定する熱電対を備えた1Lのガラスオートクレーブ反応装置(ハイパーグラスターTEM−V1000N、耐圧硝子工業(株)製)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。反応器内に、アリルアルコール350g(6.03mol)、塩化第二銅(II)・二水和物10.28g(60.3mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部ヒーターの電源を入れて加熱を開始した。反応器内部の温度が150℃に達した時点を反応開始時刻として、3.0時間経過するまで反応を行った。3.0時間反応後、外部加熱ヒーターによる加熱を停止し、乾燥窒素ガスによる外部からの冷却を行った。反応器内部の温度が35℃以下になった時点で、反応器内部の反応混合物を取り出した。取り出した反応混合物が有機相と水相の2相を形成していた為、分液ロートを用いて、有機相と水相に分けてそれぞれの重量を測定した。次いで水相、有機相それぞれについて、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的にそれぞれの分析値、重量から反応成績を算出した。アリルアルコールの転化率は84.7%であり、アリルアルコールを基準としたジアリルエーテルの選択率は97.1%であった。反応成績を表1に示す。
【0126】
【表1】
【0127】
実施例2:アリルアルコールのエーテル化反応
エーテル化反応の反応温度を155℃で行い、反応時間を2.0時間にした他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0128】
実施例3:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物を30.84g(180.9mmol)用い、反応時間を1.0時間にした他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0129】
比較例1:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物の代わりに、塩化第一銅(II)54.3g(603mmol)、塩化アンモニウム16.1g(302mmol)を用い、エーテル化反応の反応時間を1.0時間にした他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0130】
比較例2:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物の代わりに、塩化第一銅(II)54.3g(603mmol)、塩化アンモニウム32.2g(603mmol)を用いた他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0131】
比較例3:アリルアルコールのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物の代わりに、塩化第一銅(II)5.43g(60.3mmol)、塩化アンモニウム1.61g(30.2mmol)を用いた他は実施例1と同様の操作を行った。反応成績を表1に示す。
【0132】
実施例4:アリルアルコールのエーテル化反応
120mlのテフロン(登録商標)製の内筒を備えたオートクレーブ反応装置(ポータブルリアクターTPR−1型、耐圧硝子工業(株)製、反応器材質sus316)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。
【0133】
反応器内に磁気攪拌子、70質量%のアリルアルコール水溶液30g(アリルアルコール27g(517mmol)、蒸留水3.0g(166mmol))、塩化第二銅(II)・二水和物0.176g(1.03mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部に電気ヒーターを取り付け加熱を開始した。反応器内部の温度が所定の100℃に到達した時点を反応開始時刻として、15分間攪拌を継続した。15分経過した時点で外部の電気ヒーターを取り外し、アイスバスを用いて反応器を外部から冷却して反応を停止した。反応器内部の温度が35℃以下なったのを確認し、反応器から内容物全てを取り出した。取り出した反応混合物にメタノールを加え、総重量を測定した後、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的に分析値、重量から反応成績を算出した。アリルアルコールの転化率は5.4%であり、アリルアルコールを基準としたジアリルエーテルの選択率は98.3%であった。
【0134】
比較例4:アリルアルコールのエーテル化反応
70質量%のアリルアルコール水溶液30g(アリルアルコール27g(465mmol)、蒸留水3.0g(166mmol))の代わりに、100質量%のアリルアルコール30g(517mmol)を用いた他は実施例4と同様にしてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。アリルアルコールの転化率は2.5%であり、アリルアルコールを基準としたジアリルエーテルの選択率は91.2%であった。
【0135】
実施例5:n−ブチルアルコールとアリルアルコールとのエーテル化反応
120mlのテフロン(登録商標)製の内筒を備えたオートクレーブ反応装置(ポータブルリアクターTPR−1型、耐圧硝子工業(株)製、反応器材質sus316)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。
【0136】
反応器内に磁気攪拌子、アリルアルコール30g(517mmol)、n−ブチルアルコール7.66g(103mmol)、及び塩化第二銅(II)・二水和物0.881g(5.17mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部に電気ヒーターを取り付け加熱を開始した。反応器内部の温度が所定の155℃に到達した時点を反応開始時刻として、1.0時間攪拌を継続した。1.0時間経過した時点で外部の電気ヒーターを取り外し、アイスバスを用いて反応器を外部から冷却して反応を停止した。反応器内部の温度が35℃以下なったのを確認し、反応器から内容物全てを取り出した。取り出した反応混合物の重量を測定した後、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的に分析値、重量から反応成績を算出した。n−ブチルアルコールの転化率は60.7%であり、n−ブチルアルコールを基準としたアリルブチルエーテルの選択率は89.1%であった。
【0137】
比較例5:n−ブチルアルコールとアリルアルコールとのエーテル化反応
塩化第二銅(II)・二水和物0.176g(1.03mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を用いる代わりに、酢酸パラジウム1.16g(5.17mmol)、トリフェニルホスフィン5.42g(20.68mmol)を用いた他は実施例5と同様にしてエーテル化反応を行った。n−ブチルアルコールの転化率は50.9%であり、n−ブチルアルコールを基準としたアリルブチルエーテルの選択率は86.7%であった。
【0138】
実施例6:n−ブチルアルコールとジアリルエーテルとのエーテル化反応
120mlのテフロン(登録商標)製の内筒を備えたオートクレーブ反応装置(ポータブルリアクターTPR−1型、耐圧硝子工業(株)製、反応器材質sus316)を用いてアリルアルコールのエーテル化反応を行った。
【0139】
反応器内に磁気攪拌子、ジアリルエーテル30g(306mmol)、n−ブチルアルコール2.22g(30mmol)、及び塩化第二銅(II)・二水和物0.256g(1.5mmol、和光純薬株式会社製、試薬特級)を加えて、反応器を密閉した。窒素を用いた気密試験を行い系内の漏れがないことを確認後、系内の圧力を大気圧に戻し、350rpmの回転速度で攪拌を行い、リアクター外部に電気ヒーターを取り付け加熱を開始した。反応器内部の温度が所定の155℃に到達した時点を反応開始時刻として、1.0時間攪拌を継続した。1.0時間経過した時点で外部の電気ヒーターを取り外し、アイスバスを用いて反応器を外部から冷却して反応を停止した。反応器内部の温度が35℃以下なったのを確認し、反応器から内容物全てを取り出した。取り出した反応混合物の重量を測定した後、ガスクロマトグラフィーによる分析を行い、最終的に分析値、重量から反応成績を算出した。n−ブチルアルコールの転化率は8.9%であり、n−ブチルアルコールを基準としたアリルブチルエーテルの選択率は22.5%であった。
【0140】
【発明の効果】
以上述べてきたように、従来公知のエーテル化合物製造用触媒に比べて本明細書記載の2価の銅化合物を含む触媒は、アルコール化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応、或いはエーテル化合物と分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物とのエーテル化反応によるエーテル化合物製造方法において非常に有用な触媒となることは明らかである。また、本明細書のエーテル化合物製造方法よれば、効率よく、高い選択性で、エーテル化合物を得ることができることは明らかである。
Claims (16)
- 硫酸銅(II)、塩化アンモニウム銅(II)、炭酸銅(II)、二りん酸銅(II)、ぎ酸銅(II)、グルコン酸銅(II)、水酸化銅(II)、硝酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、しゅう酸銅(II)、硫酸銅(II)、硫化銅(II)、フタル酸銅(II)、フタロシアニン銅(II)、塩化カリウム銅(II)、テレフタル酸銅(II)、チオシアン酸銅(II)、塩化第二銅(II)、臭化第二銅(II)、フッ化第二銅(II)、ヨウ化第二銅(II)、酸化第二銅(II)、酢酸第二銅(II)、ビス(アセチルアセトナート)銅(II)及びこれらの水和物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の銅化合物を含むことを特徴とするエーテル化合物製造用触媒。
- 一般式(1)で表されるアルコール化合物と一般式(2)で表される化合物とから一般式(3)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする請求項1に記載のエーテル化合物製造用触媒。
一般式(1)
(式中R1、R2、R3、R4、及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(2)
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(3)
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。) - 一般式(4)で表されるエーテル化合物と一般式(5)で表される化合物とから一般式(6)で表されるエーテル化合物を製造する際に用いる触媒であることを特徴とする請求項1に記載のエーテル化合物製造用触媒。
一般式(4)
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(5)
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(6)
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。) - 請求項2に記載のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(3)で表されるエーテル化合物の製造方法。
一般式(1)
(式中R1、R2、R3、R4及びR5はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(2)
(式中R6は水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(3)
(式中R1、R2、R3、R4、R5及びR7はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。) - 一般式(1)で表されるアルコール化合物が炭素数2〜炭素数20の化合物であることを特徴とする請求項4に記載のエーテル化合物の製造方法。
- 一般式(1)で表されるアルコール化合物がアリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、及び3−ペンテン−2−オールからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする請求項4又は請求項5のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
- 一般式(2)で表される化合物がアルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物との重縮合反応物、及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
- アルコール化合物類が、ビニルアルコール、2−メチルビニルアルコール、アリルアルコール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、3−ブテン−2−オール、2,3−ジメチル−3−ブテン−2−オール、3−メチル−3−ブテン−2−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−3−ブテン−1−オール、3−ペンテン−2−オール、エチレングリコール、エチレングリコールモノ置換体、1,2−プロパンジオール、1,2−プロパンジオールモノ置換体、1,3−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールモノ置換体、1,2−ブタンジオール、1,2−ブタンジオールモノ置換体、1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオールモノ置換体、1,4−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールモノ置換体、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンモノ置換体、トリメチロールプロパンジ置換体、ペンタエリスリトール、ペンタエリスリトールモノ置換体、ペンタエリスルトールジ置換体、ペンタエリスリトールトリ置換体、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、及びベンジルアルコールからなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする請求項7に記載のエーテル化合物の製造方法。
- フェノール化合物類が、無置換フェノール、一置換フェノール化合物類、二置換フェノール化合物類、三置換フェノール化合物類、2価のフェノール化合物類、及びナフトール化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする請求項7又は請求項8のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
- 一般式(1)で表されるアルコール化合物がアリルアルコールであることを特徴とする請求項4〜請求項9のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法。
- 請求項3に記載のエーテル化合物製造用触媒の存在下に、一般式(4)で表される化合物と一般式(5)で表される化合物とのエーテル化反応を行うことを特徴とする一般式(6)で表されるエーテル化合物の製造方法。一般式(4)
(式中R8及びR9はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(5)
(式中R10は炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。)
一般式(6)
(式中R11及びR12はそれぞれ独立に炭素数1〜炭素数20のアルキル基、炭素数1〜炭素数20のアルケニル基、炭素数1〜炭素数20のアルキニル基、及び炭素数1〜炭素数20のアリール基から選ばれる少なくとも一種以上を表す。) - 一般式(4)で表される化合物が、アリルエーテル化合物類、ビニルエーテル化合物類及びプロペニルエーテル化合物類からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であり、且つ一般式(5)で表される化合物類が、アルコール化合物類、フェノール化合物類、フェノール化合物類とアルデヒド化合物類の重縮合反応物及びフェノール化合物類と不飽和炭化水素化合物類との重付加反応物からなる群から選ばれた少なくとも一種以上の化合物であることを特徴とする請求項11に記載のエーテル化合物の製造方法。
- 一般式(4)で表されるエーテル化合物がジアリルエーテルであることを特徴とする請求項11又は請求項12のいずれかに記載のエーテル化合物製造方法。
- 請求項4〜請求項13のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法において、反応系中に水を存在させることを特徴とするエーテル化合物の製造方法。
- 反応系中に存在させる水の量が0.01質量%〜40質量%の範囲であることを特徴とする請求項14に記載のエーテル化合物の製造方法。
- 請求項4〜請求項15のいずれかに記載のエーテル化合物の製造方法により製造されたことを特徴とするエーテル化合物。
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