JPH02157242A - コバルト錯体を用いるケトン類の製造方法 - Google Patents

コバルト錯体を用いるケトン類の製造方法

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JPH02157242A
JPH02157242A JP63313598A JP31359888A JPH02157242A JP H02157242 A JPH02157242 A JP H02157242A JP 63313598 A JP63313598 A JP 63313598A JP 31359888 A JP31359888 A JP 31359888A JP H02157242 A JPH02157242 A JP H02157242A
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JP
Japan
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group
reaction
lower alkyl
alkyl group
aryl
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Pending
Application number
JP63313598A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuaki Mukoyama
向山 光昭
Shigeru Isayama
諌山 滋
Kouji Katou
加藤 穂慈
Satoru Inoki
猪木 哲
Toru Yamada
徹 山田
Toshiharu Takai
高井 敏治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、コバルト錯体を触媒に用いて2級アルコール
類から、ケトン類を製造する新規な酸化反応に関する。
〈従来の技術〉 2級アルコール類から、ケトン類を製造するため、これ
までに種々の酸化反応が考えられている。
例えば、金属酸化剤を用いた酸化方法としては、マンガ
ン系酸化試剤として、過マンガン酸カリウムあるいは二
酸化マンガンを用いる方法、クロム酸系酸化剤として、
Jones試薬や5arett試薬あるいは(:all
ins試薬を用いる方法、四酢酸鉛または四酸化ルテニ
ウムを用いる方法等がある。
この他に、共酸化剤として過ヨウ素酸ナトリウムおよび
四酸化ルテニウムを用いて酸化する方法もある。
また、酸素分子を酸化剤とする酸化反応としては、銅、
コバルトの無機塩を触媒として、気相(250〜300
℃)で、シクロヘキサノールを脱水素し、シクロヘキサ
ノンを得る方法(特開昭55−136241号)、ラネ
ーニッケルを触媒として、160〜180t:、4〜8
気圧で、2級アルコールを酸化して、ケトンを合成する
方法(特開昭60−258135号)等が挙げられる。
この他にも、触媒として白金炭素または白金黒を用いて
接触酸素酸化させる方法[K、Heyns。
Angew、Chem、Int、Ed、Engl、9.
383(1970)、 ]塩化ルテニウムなどのルテニ
ウム系触媒を用い、酸化を行なう方法[J、Marti
n、C,Martin、MFaraj、 and J、
M、Bregeault、 Nouv、J、Chim、
8141 (1!184) 、コも知られている。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、前述の金属酸化剤および共酸化剤は、基質のア
ルコール類と等量の試薬を必要とし、なおかつ使用する
金属は、上記したようにマンガン、クロム、鉛、または
ルテニウムなどの毒性の強い金属であるため、大量にケ
トン類を製造するには不適当であった。
一方、気相で酸化反応を行なう方法は、高温度下、高酸
素圧下で行なう必要がある。 また、室温程度の温度で
酸化反応を行なう方法でも、前述の白金炭素等を用いた
方法では、基質の立体障害の影響を受けやすく、また貴
金属触媒を使うために高価なものとなってしまっていた
そこで、本発明は、上記従来技術の酸化反応における問
題点を解決し、高転化率、高収率で、しかも容易に2級
アルコール類からケトン類を製造する方法を見出すこと
を目的とする。
く課題を解決するための手段〉 そこで本発明は、−殻式[1コで示される化合物を、 数式[2]で示される触媒の存在下で、酸素含存ガスと
反応させる際、反応系によって生成される水を除去しな
がら反応を行うことを特徴とするコバルト錯体を用いる
ケトン類の%a方法を提供する。
聞 [ここで81およびR2は、アルキル基、アリール基、
シクロアルキル基、あるいはアリールアルキル基を表わ
す。
また、R1およびR2は、互いに同じでも異なっていて
もよく、胃換基を有していてもよい。
[ここで、R3、R5、R6およびR8は、それぞれ水
素、低級アルキル基、アリール基、パーフルオロアルキ
ル基、Co2R9、CO2N R”R” (ただしR9
は、低級アルキル基、アリール基、RIOおよびR11
は、水素、低級アルキル基(環になっていてもよい)、
アリール基および (−CH2h−〇−(−C)I2+2     を表わ
し、R4およびR7は、水素、低級アルキル基、−GO
OR12、(ただしRI2は、水素、低級アルキル基を
示す)またはハロゲンを表わす。
また、R3−R8は、互いに同じでも異なっていてもよ
い。] 以下、本発明の製造方法について詳細に説明する。
本発明の出発物質である2級アルコール類は、下記の一
般式[1]で表わされる。
基、シクロアルキル基、あるいはアリールアルキル基を
表わす。
また、R1およびR2は、互いに同じでも異なっていて
もよく、置換基を有していてもよい。
具体的には、イソプロピルアルコール、ジクロペンタノ
ール、α−フェネチルアルコール、5ec−ブタノール
、5ec−ペンタノール、5ec−ヘキサノール、2−
デカノール、4−フェニル−2−ブタノール、5−フェ
ニル−3−ペンタノール、4−フェニルシクロヘキサノ
ール、4−メチルシクロヘキサノールおよびボルネオー
ル等が挙げられる。
本発明方法は、上記出発物質に以下の触媒を用いて、酸
素含有ガスと反応させてケトン類を製造するものである
本発明に用いる触媒は、−数式[2コで示される。
[ここでR1およびR2はアルキル基、アリールここで
、R3、R5、R6およびR8は、それぞれ水素、低級
アルキル基、アリール基、パーフルオロアルキル基、c
o2R9、CO2N R”R” (ただしR9は、低級
アルキル基、アリール基、RIOおよびR目は、水素、
低級アルキル基(lになっていてもよい)、アリール基
および 千C)(2+7−O−(−CH2テ、    を表わし
、R4およびR7は、水素、低級アルキル基、−C0O
R′2、(ただしR12は、水素、低級アルキル基を示
す)またはハロゲン(C2、Br、■)を表わす。 R
3−R8は、互いに同じでも異なっていてもよい。
具体的にR3−R12は以下のように例示することがで
きる。
R3、R5、R6、R6は水素、低級アルキル基として
は水素およびC3〜CIOのアルキル基(直鎖または枝
分かれしていてもよく、環状になっていてもよい。)例
えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、1so−プ
ロピル基、n−ブチル基、1so−ブチル基、5ec−
ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−
ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ア
ダマンチル基等が挙げられる。
アリール基としては、例えばベンジル基、フェニルエチ
ル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基などが挙
げられる。 また、アリール基は置換アリール基であっ
てもよく、その置換基としては、メチル基、エチル基、
n−プロビル基、1so−プロピル基、n−ブチル基、
1so−ブチル基、5eC−ブチル基、tert−ブチ
ル基、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、1
so−プロポキシ基、n−ブトキシ基、1so−ブトキ
シ基、5ec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、フ
ッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
R9の低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、
n−プロピル基、1so−プロピル基、n−ブチル基、
1so−ブチル基、5ec−ブチル基、tert−ブチ
ル基等のClNC10、好ましくはCI〜C5のアルキ
ル基が)げられる。
RIOR11の低級アルキル基としては、メチル基、エ
チル基、n−プロピル基、1so−プロピル基、n−ブ
チル基、1so−ブチル基、5eC−ブチル基、ter
t−ブチル基、−(CH、)。
(n=4〜6)等の[:l〜CIO%好ましくは61〜
C6のアルキル基が挙げられ、またBIG、R1+と、
(C)12) 20 (CH2) 2−1 (C)12
) 2 S ([;L) 2−等も挙げられる。
またR9、RIoおよびR1+ のアリール基としては
、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基
、フェニルブチル基等が挙げられる。
R4、R7は、水素、低級アルキル基(例えば、01〜
CIOのアルキル基)、ハロゲン、C0OR′2(RI
2  、水素または低級アルキル基)であり、具体的に
はメチル基、エチル基、n−プロピル基、1so−プロ
ピル基、n−ブチル基、5ec−ブチル基、1so−ブ
チル基、tert−ブチル基等が例示できる。
好ましくは、COの配位子りが表1のものであるコバル
ト錯体が一般式C0L2として例示される。
より好ましくは、 U 等が例示される。
本発明では、Coに配位する Lは同一であっても異な
っていてもよい。
Co錯体の合成は、特に限定されない。 また、市販品
を用いてもよい。
例えば、同一の配位子を用いて、ジケトンとGoCfl
 2を原料に脱塩法で合成する例を示す。
生成した錯体はそのまま乾燥するが、有機溶媒で抽出後
乾燥して反応に使用してもよい。
物質1 wonに対し、0.5〜30mou%とするの
がよく、より好ましくは、5〜20010J2%がよい
これまで、コバルト錯体触媒は、基質のアルコールに対
し、20 mof1%用いていたが、さらにコバルト錯
体触媒を削減することができ、5モル%でも、本発明に
より十分に酸化反応が進行し、ケトンが収率よく得られ
ることがわかった。
また、必要により、反応に不活性な溶媒を加えてもよい
。 溶媒として、例えば、トルエン、ベンゼン等を用い
ることができる。 また、その添加量は、原料の第2級
アルコール1  mmonに対して50mjl!まで加
えるのが好ましい。
本発明では、この新規な反応を酸素含有ガスの存在下で
行なう。
本発明に用いる酸素含有ガスは、酸素ガス(例えば純酸
素)でもよいし、酸素含有窒素ガス(例えば空気)、酸
素含有アルゴンガス等の酸素含有不活性ガスでも良い。
酸素圧は、好ましくは0.1〜30 atm 、より好
ましくは、0.2〜15ata+が良い。
酸素圧がこの範囲内にあると、反応速度が速く、反応収
率も良い。
反応温度は、室温〜150℃がよい。 より好ましくは
、50〜70℃がよい。
今回見出した酸化反応は、従来技術と比較すると、温和
な温度条件で酸化が進行することが、1つの特徴である
。 このことは、実施例5にて詳述するが、その温度と
、反応時間との兼ね合いによって、低温での酸化反応も
また十分可能であることがわかった。
また、本発明では、反応時に生成される水を除きながら
行うことを特徴としている。  これにより、ケトン類
の収率が上がるという効果がある。 反応時に生成する
水を除去しながら反応を行うには例えば、反応系内に脱
水剤を添加するか出発物質である2級アルコール類、あ
るいは他の溶媒と共に、共沸脱氷を行いながら反応を行
うとよい。
脱水剤としては、無水硫酸ナトリウム(芒硝)、モレキ
ュラーシーブス等を用いるのがよい。 添加量は、出発
物質1mmonに対して、005〜5.0g、好ましく
は、0.1〜1.0gとするのがよい。
また、共沸脱水の方法としては、溶媒との共沸により留
去する方法あるいは水よりも沸点の高い2級アルコール
類または他の溶媒を用いた場合は、水を分離留去する方
法等がある。
また、前記方法を組み合わせ、生成される水を溶媒との
共沸で一端留去し、さらにその留去物を脱水剤で脱水し
た後に、再び系内に戻すといった方法でもよい。
すなわち、例えば第1図に示すように、蒸留塔1を用い
、蒸留塔の下段1aは、ナス型フラスコを、中段1bは
、脱水剤が充填されたガラス管を、さらに上段ICは、
還流冷却管を組み込んだものを用いるのがよい。 そし
て、出発物質の2級アルコール類をはじめ反応溶液2を
ナス型フラスコ内にいれ、酸素3を流しこみつつ加熱す
る。
反応系で生成される水と溶媒とは、共沸点で混合気体と
なり矢印4の方向に移動する。 そして、蒸留塔上段1
cの部分で液化され、水と溶媒の混合液体は矢印5の方
向に落ちて行(が、この時、蒸留塔中段tbの脱水剤に
より脱水がされ、溶媒のみ再び反応溶液2に戻るように
すればよい。
前記反応によって、2級アルコール類からケトン類が製
造される。
具体的には、アセトン、シクロペンタノン、アセトフェ
ノン、5ec−ブタノン、5ec−ペンタノン、5ec
−ヘキサノン、2−デカノン、4−フェニル−2−ブタ
ノン、5−フェニル−3−ペンタノン、4−フェニル−
シクロヘキサノン、4−メチル−シクロヘキサノンおよ
びカンファー等が挙げられる。
本発明の方法における反応は、通常液相法で連続的に、
または四分的に行なわれる。
〈実施例〉 以下に、実施例により本発明を具体的に説明する。 本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例1) 反応容器に、2−デカノール158mg(1,0mmo
n)と、ビス(トリフルオロアセチルアセトナト)コバ
ルト(II)72mg(0,2mmol)(2−デカノ
ールニ対シテ20mo1%)、およびトルエン5  m
fLを入れ、02ガスl atmを充填し、75℃油浴
上で反応させた。
なお、反応系には、表2に示すような脱水手段によって
、脱水をしながら反応を行った。
結果は、ガスクロマトグラフィーにおける面積比で測定
し、転化率および2−デカノンの収率を表2に示す。
表 中)  MS4A  :   モレキュラーシーブス 
4A(粉末) Aldrich  社y(実施例2) 反応容器に、2−デカノールt 58mgと表3に示す
ようなビスコバルト錯体を2−デカノールに対して20
mou%、およびトルエン10m1を入れ、02ガス1
 atmを充填し、モレキュラーシーブス4A(粉末、
Aldrich社製)03gを添加し、脱水しながら7
5℃油浴上で10@間反応を行った。
結果は、ガスクロマトグラフィーにおける面積比で測定
し、転化率および2−デカノンの収率を表3に示す。
(実施例3) 反応容器に、表4に示すような種々の2級アルコール(
1,O1!1mon)のトルエン溶液5mj2に、ビス
(トリフルオロアセチルアセトナト)コバルト(1り錯
体20 woIL%(2級アルコールに対して)とモレ
キュラーシープス4A(粉末、Aldrich社製)3
00a+gを加え、75℃の油浴上で02ガス1 at
m雰囲気下反応させた。 反応終了後、ガスクロマトグ
ラフィーにおける面積比で測定し、種々の2級アルコー
ルの転化率およびケトンの収率を表4に示す。
表  4 No。
アルコール ケトン 反tz、時r:I(h)rX=<=) 75℃、MSA^ (実施例4) 出発物質の2−デカノールに対し、ビス(トリフルオロ
アセチルアセトナト)コバルト(I+ )錯体の触媒量
を5 moJZ%あるいは20moJ2%とした場合の
2−デカノンの収率に与える影響を調へた。 なお、脱
水剤をモレキュラーシーブス4A  300m3とした
以外の反応条件は実施例1と同様にして行った。 結果
を、表5に示す。
表    5 触 媒 量   転 化 率   ケトン収率(実施例
5) 出発物質を2−デカノールとし、モレキュラーシーブス
4A(粉末、Aldrich  社製)300mgの存
在下、表5に示すように、反応温度および反応時間を変
化させる以外は実施例1と同様にして反応させ、転化率
および2−デカノンの収率を調べた。
その結果、表6に示すように、50℃でも反応は進行し
、良好な収率でケトンが得られることがわかった。 ま
た、室温では、反応は遅いが、反応時間70時間かけれ
ば、55%の収率でケトンが得られることがわかった。
〈発明の効果〉 本発明によれば、2級アルコール類に、コバルト錯体触
媒を加え、酸素ガスのもとで反応させる際、反応によっ
て生成される水を除去しながら反応を行うことで、高転
化率、高収率で、しかも容易にケトン類が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のアルコール類製造過程における脱水
方法の一例である。 符号の説明 1 ・・・・蒸留塔、 1a・・・・蒸留塔下段、 1b・・・・蒸留塔中段、 IC・・・・蒸留塔上段、 2 ・・・・反応溶液、 3 ・・・・酸素、 4 ・・・・混合気体移動方向、 5 ・・・・混合液体移動方向 FIG、1 手続ネ甫正書(自発)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式[1]で示される化合物を、 一般式[2]で示される触媒の存在下で、酸素含有ガス
    と反応させる際、反応系によって生成される水を除去し
    ながら反応を行うことを特徴とするコバルト錯体を用い
    るケトン類の製造方法。 式[1] ▲数式、化学式、表等があります▼ [ここでR^1およびR^2は、アルキル基、アリール
    基、シクロアルキル基、あるいはアリールアルキル基を
    表わす。 また、R^1およびR^2は、互いに同じでも異なって
    いてもよく、置換基を有していてもよい。] 式[2] ▲数式、化学式、表等があります▼ [ここで、R^3、R^5、R^6およびR^8は、そ
    れぞれ水素、低級アルキル基、アリール基、パーフルオ
    ロアルキル基、CO_2R^9、CO_2NR^1^0
    R^1^1(ただしR^9は、低級アルキル基、アリー
    ル基、R^1^0およびR^1^1は、水素、低級アル
    キル基(環になっていてもよい)、アリール基および ▲数式、化学式、表等があります▼を表わし、 R^4およびR^7は、水素、低級アルキル基、−CO
    OR^1^2、(ただしR^1^2は、水素、低級アル
    キル基を示す)またはハロゲンを表わす。 また、R^3〜R^8は、互いに同じでも異なっていて
    もよい。]
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