JP3579923B2

JP3579923B2 - 脂環式ジケトン化合物の製造方法

Info

Publication number: JP3579923B2
Application number: JP18744194A
Authority: JP
Inventors: 修司河合; 陞荒木; 伊藤　　博
Original assignee: New Japan Chemical Co Ltd
Current assignee: New Japan Chemical Co Ltd
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: EP0697389A1; JPH0853386A; US5654489A; KR960007487A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、脂環式ジケトン化合物を安価に高収率、高純度で製造する方法に関する。本発明によって得られる脂環式ジケトン化合物は、医薬品原料、工業薬品原料、ポリマー原料、重合開始剤原料、酸化防止剤、耐熱向上剤などの中間体として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
脂環式ジケトン化合物を製造する方法としては、脂環式ジオールを試薬酸化する方法、例えば、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンをクロム酸で酸化したり（Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊａｐａｎ，３９（１０），２１９４（１９６６））、次亜塩素酸で酸化する方法（特開平４−５９７４２号）が知られている。しかしながら、これらの方法では、目的物の収率、純度ともに満足しうるものでなく、しかも多量の廃棄物が副生するため、工業的製造方法としては問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来方法の問題点を解消し、脂環式ジケトン化合物を安価で且つ高収率、高純度で製造する方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、脂環式ジオール化合物を特定の種類の触媒の存在下、特定の溶媒中で脱水素反応することにより、所期の目的を達成し得ることを見いだし、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００５】
即ち、本発明に係る一般式（２）で表される脂環式ジケトン化合物の製造方法は、一般式（１）で表される脂環式ジオール化合物を銅系触媒及びラネー系触媒よりなる群から選ばれる１種若しくは２種以上の触媒の存在下、特定の溶媒中で脱水素することを特徴とする。
【０００６】

［式中、Ｘは単結合、−ＣＨ_２−、−Ｃ（ＣＨ_３）_２−、−Ｏ−又は−ＳＯ_２−を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は同一又は異なって、水素又は炭素数１〜６のアルキル基を表す。ｍ、ｎは同一又は異なって、０〜２の整数を表す。］
【０００７】

［式中、Ｘ、Ｒ^１、Ｒ^２、ｍ及びｎは一般式（１）と同義である。］
【０００８】
一般式（１）で表される脂環式ジオールとして、具体的には、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）、ビス（２−メチル−４−ヒドロキシシクロヘキシル）、ビス（２−ヒドロキシシクロヘキシル）、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）メタン、ビス（２−エチル−４−ヒドロキシシクロヘキシル）メタン、ビス（２−ヒドロキシシクロヘキシル）メタン、２−ヒドロキシシクロヘキシル−４−ヒドロキシシクロヘキシルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（２−メチル−４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、２，２−ビス（２−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、２−（２−ヒドロキシシクロヘキシル）−２−（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）エーテル、ビス（２−ヒドロキシシクロヘキシル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）スルホン、ビス（２ーメチル−４−ヒドロキシシクロヘキシル）スルホンなどが例示され、特にビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）エーテル、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）スルホンなどが効果的な原料として推奨される。
【０００９】
本発明に係る脱水素用触媒は、特に銅系触媒及びラネー系触媒よりなる群から選ばれる１種若しくは２種以上の触媒である。ちなみに、パラジウム系触媒、ルテニウム系触媒及びロジウム系触媒は高価であり、しかも副生物が多量に生成し、満足できる収率を得ることができない。
【００１０】
銅系触媒としては、銅、銅−亜鉛、銅−クロム、亜鉛−銅−クロム及びこれらの酸化物から選ばれた１種又は２種以上の混合触媒、並びにこれら銅系触媒にモリブデン、タングステン、マグネシウム、バリウム、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、コバルト、マンガン、ニッケル及びこれらの酸化物などを添加した変性触媒が例示される。
【００１１】
より具体的には、銅酸化物、亜鉛−クロム−銅酸化物、亜鉛−クロム−銅−マグネシウム酸化物、亜鉛−クロム−銅−バリウム酸化物、亜鉛−銅酸化物、亜鉛−銅−マグネシウム酸化物、亜鉛−銅−アルミニウム酸化物、銅−クロム酸化物、銅−クロム−マグネシウム酸化物、銅−クロム−バリウム酸化物、銅−クロム−マンガン酸化物、銅−クロム−バリウム−マンガン酸化物などが例示される。
【００１２】
更に、上記金属及び金属酸化物以外に、シリカ、アルミナ、ケイソウ土、白土、カーボン、グラファイトなどの担体に担持した触媒も使用できる。
【００１３】
一方、ラネー系触媒としては、工業的に製造されているラネーニッケル、ラネーコバルト、ラネーコバルト・マンガン及びラネー銅などが例示される。これらのラネー触媒は、当該金属成分とアルミニウムとの合金をアルカリ（例えば、水酸化ナトリウム）にて常法により展開して製造される。
【００１４】
これら銅系触媒及びラネー系触媒は、そのまま用いることもできるが、特に銅系触媒は、使用する前に還元処理（還元剤としては、水素、水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウムナトリウムなどが例示される。）などの適当な活性化処理を施した後に反応に供することもできる。
【００１５】
触媒の形態は、特に限定されず、その反応形態に応じて粉末状、タブレット状など適宜選択して使用される。特に、銅系触媒は、固定床触媒としてタブレット状で適用することが推奨される。
【００１６】
触媒の使用量としては、原料の脂環式ジオールに対して０．１〜３０重量％、好ましくは１〜２０重量％が推奨される。０．１重量％未満では実用的な反応速度が得られにくく、３０重量％を越えて適用しても顕著な効果の向上は認められず、経済的に不利である。
【００１７】
触媒は、繰り返し使用も可能である。
【００１８】
本発明に係る脱水素化反応は、触媒の活性を維持し、目的の脂環式ジケトンの収率を向上させるために特定の溶媒系で反応する。特に原料や生成物の融点が高いときは、取り扱いを容易にする。
【００１９】
使用できる溶媒としては、反応に不活性で原料や生成物が溶解しやすい溶媒であれば足り、具体的にはエーテル類及び炭化水素類が例示される。
【００２０】
エーテル類としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテルなどが挙げられ、特に工業的に入手が容易で、溶解性が大きいエチレングリコールジメチルエーテル及びジエチレングリコールジメチルエーテルが推奨される。
【００２１】
炭化水素類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ポリアルキルベンゼンなどの芳香族炭化水素；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン及びポリアルキルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素が挙げられ、特に工業的に入手が容易で、高沸点で取り扱いが容易なポリアルキルベンゼン及びポリアルキルシクロヘキサンが推奨される。
【００２３】
溶媒の適当な使用量は、脂環式ジオール化合物に対して０．０５〜１０重量倍、好ましくは０．２〜３重量倍程度である。使用量が０．０５重量倍未満では触媒の活性維持及び高融点原料の溶解性の面で不利となる傾向があり、一方、１０重量倍を越える場合には経済的に不利となる傾向がある。
【００２４】
脱水素反応の温度としては、１６０〜３００℃、特に２００〜２４０℃が推奨される。１６０℃未満では実用的な反応速度が得られにくく、３００℃を越える温度では副反応が顕著となり好ましくない。
【００２５】
反応圧力の適正範囲は、使用溶媒の種類により異なる。
【００２６】
反応に付随して発生してくる水素は反応を阻害する因子となるため、特に加圧系においては水素分圧が高くならないように系外に連続的又は間欠的に追い出すことが好ましい。
【００２７】
溶媒系反応の場合、その適正圧力は設定温度、溶媒、原料及び生成物の種類により異なるが、基本的には加圧系となり、具体的には０．１〜２０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇが推奨される。０．１ｋｇ／ｃｍ^２Ｇ未満では反応温度が上がらないため実用的な反応速度が得られにくく、２０ｋｇ／ｃｍ^２Ｇを越える圧力では溶媒の種類に拘らず水素分圧が大きくなる可能性があるとともに副反応が顕著となり好ましくない。このときも生成してくる水素の分圧が大きくならないように溶媒とともに水素を系外に連続的又は間欠的に追い出すことが好ましい。
【００２８】
反応に伴って生成する水素を追い出すに際し、窒素などの不活性ガスをキャリヤーガスとして使用することは、反応を促進する上で好ましい。
【００２９】
尚、不活性ガスの導入量は、所定の効果を奏する限り特に限定されないが、単位時間当たりの平均水素発生容量の０．０１〜５０倍容量、好ましくは０．１〜１０倍容量程度が推奨される。０．１倍容量未満では水素の追い出し効果が非常に小さく、５０倍容量を越えて使用してもその効果は頭打ちであり、経済的でない。しかも原料や生成物の同伴が顕著となり工業的に不利である。
【００３０】
反応時間は、条件によって変動するが、通常、０．５〜２０時間程度である。
【００３１】
脱水素反応の形態としては、粉末触媒による回分式又は連続式の懸濁反応及びタブレット触媒などを用いた固定床反応としても行うことができる。
【００３２】
かくして得られた反応粗物は、必要に応じて蒸留や再結晶にて精製し、製品化される。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を詳しく説明する。尚、各例において得られた生成物は、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）による内部標準法により目的物の純度を求めた。
【００３４】
実施例１
電磁攪拌機を備えた５００ｍｌのオートクレーブに、原料としてビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）５０ｇ、反応溶媒としてジエチレングリコールジメチルエーテル１５０ｇ及び展開ラネーコバルト−マンガン触媒２ｇ［展開前合金組成（重量％）；Ｃｏ：Ｍｎ：Ａｌ＝３０：４：６６］を仕込み、系内を水素で置換後、２３０℃に昇温し、１．８ｋｇ／ｃｍ^２Ｇの条件下、生成してくる水素を連続的に追い出しながら８時間脱水素反応した。又、同伴留出してきたジエチレングリコールジメチルエーテルは、反応中ほぼ一定となるように補充した。反応終了後、反応物を冷却してオートクレーブより取り出し、上記反応溶媒で希釈溶解し、触媒を濾別した後、減圧下で溶媒を除去して反応粗物４８．０ｇを得た。得られた反応粗物中のビス（４−オキソシクロヘキシル）の純度を分析したところ、８８．５％（収率８６．７％）であった。
【００３５】
実施例２
原料として２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン５０ｇを用い、触媒として展開ラネーコバルト触媒［展開前合金組成（重量％）；Ｃｏ：Ａｌ＝４９：５１］５ｇを用いた以外は実施例１と同様にして６時間脱水素反応をし、次いで後処理を施し、反応粗物４７．０ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は９２．２％（収率８８．１％）であった。
【００３６】
実施例３
原料として２，２−ビス（２−メチル−４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン５０ｇ、反応溶媒としてアルキルベンゼン（商品名「ソルベッソ１５０」、炭素数１０〜１１成分の含量＝９２％、東邦化学社製）１００ｇ及び銅−クロム酸化物触媒［触媒組成（重量％）；ＣｕＯ：Ｃｒ_２Ｏ_３：ＢａＯ：ＭｎＯ＝４５：４３：２：４］３ｇを用い、２２０℃、０．３ｋｇ／ｃｍ^２Ｇの条件下、実施例１と同様にして６時間脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４７．５ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（２−メチル−４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は８６．５％（収率８３．３％）であった。
【００３７】
実施例４
原料としてビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）メタン５０ｇを使用した以外は実施例２と同様にして７時間脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４７．８ｇを得た。分析の結果、反応粗物中のビス（４−オキソシクロヘキシル）メタンの純度は８５．６％（収率８３．４％）であった。
【００３８】
実施例５
原料としてビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）エーテル５０ｇを使用した以外は実施例２と同様にして５時間脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４７．３ｇを得た。分析の結果、反応粗物中のビス（４−オキソシクロヘキシル）エーテルの純度は９２．５％（収率８９．２％）であった。
【００３９】
実施例６
原料としてビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）スルホン５０ｇ及び触媒として亜鉛−銅酸化物［触媒組成（重量％）；ＺｎＯ：ＣｕＯ＝４８：５２］３ｇを使用した以外は、実施例１と同様にして９時間脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４６．２ｇを得た。分析の結果、反応粗物中のビス（４−オキソシクロヘキシル）スルホンの純度は８２．０％（収率７６．９％）であった。
【００４３】
実施例７
反応圧力を５ｋｇ／ｃｍ^２Ｇとした以外は実施例２と同様にして脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４６．１ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は７５．２％（収率７０．５％）であった。
【００４４】
実施例８
反応温度を２７０℃とした以外は実施例２と同様にして脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４３．２ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は７２．５％（収率６３．７％）であった。
【００４５】
比較例１
触媒として５％Ｒｕ／Ａｌ_２Ｏ_３を使用した以外は実施例２と同様にして脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４７．２ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は６０．２％（収率５７．７％）と低かった。
【００４６】
比較例２
触媒として５％Ｐｄ／カーボンを使用した以外は実施例２と同様にして脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４４．２ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は３５．３％（収率３１．７％）と低かった。
【００４７】
比較例３
触媒として５％Ｒｈ／カーボンを使用した以外は実施例２と同様にして脱水素反応し、次いで後処理を施し、反応粗物４６．３ｇを得た。分析の結果、反応粗物中の２，２−ビス（４−オキソシクロヘキシル）プロパンの純度は４５．３％（収率４２．６％）と低かった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、現在、工業的に用いられている試薬酸化法と異なって副生廃棄物が発生せず、しかも安価に高選択、高収率で目的とする脂環式ジケトン化合物を工業的に有利な条件下で製造することができる。

Claims

一般式（１）で表される脂環式ジオール化合物を銅系触媒及びラネー系触媒よりなる群から選ばれる１種若しくは２種以上の触媒の存在下、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ベンゼン、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン（炭素数１０〜１１）、ポリアルキルベンゼン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン及びポリアルキルシクロヘキサンからなる群より選ばれる１種若しくは２種以上の溶媒中で、脱水素することを特徴とする一般式（２）で表される脂環式ジケトン化合物の製造方法。

［式中、Ｘは単結合、−ＣＨ_２−、−Ｃ（ＣＨ_３）_２−、−Ｏ−又は−ＳＯ_２−を表す。Ｒ^１、Ｒ^２は同一又は異なって、水素又は炭素数１〜６のアルキル基を表す。ｍ、ｎは同一又は異なって、０〜２の整数を表す。］

［式中、Ｘ、Ｒ^１、Ｒ^２、ｍ及びｎは一般式（１）と同義である。］