JPH0441447A - 光照射によるブタンジオールの製造方法 - Google Patents

光照射によるブタンジオールの製造方法

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JPH0441447A
JPH0441447A JP14579390A JP14579390A JPH0441447A JP H0441447 A JPH0441447 A JP H0441447A JP 14579390 A JP14579390 A JP 14579390A JP 14579390 A JP14579390 A JP 14579390A JP H0441447 A JPH0441447 A JP H0441447A
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JP
Japan
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butanediol
ethanol
irradiation
light
reaction
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JP14579390A
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English (en)
Inventor
Yuichi Shimizu
雄一 清水
Shunichi Sugimoto
杉本 俊一
Shunichi Kasai
河西 俊一
Nobutake Suzuki
鈴木 伸武
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Japan Atomic Energy Agency
Original Assignee
Japan Atomic Energy Research Institute
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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、ブタンジオールの新規な製造方法に関する。
(従来の技術) ブタンジオールには6種の異性体が存在するが、その多
くは工業的に有用な有機合成中間体として製造されてお
り、特に2.3−ブタンジオールはブタジェンの合成原
料として極めて重要な化合物である。また、2,3−ブ
タンジオールは凍結防止剤、湿潤剤あるいは軟化剤とし
ても使用される。
1.3−ブタンジオールも、湿潤剤、保香剤あるいは混
和剤として使用される。1,4−ブタンジオールは、ポ
リブチレンテレフタレートst脂及びポリウレタンゴム
等の原料として極めて重要である。
現在、2.3−ブタンジオールは、石油化学で得られる
ブテンを原料として、触媒の存在下でブチレンオキサイ
ドに酸化した後、水和あるいはブテンの硫酸水和反応に
よって2−ブタノールを製造し、その脱水素反応によっ
て得られるメチルエチルケトンを触媒の存在下で酸化し
てジアセチルとし、更にそれを触媒の存在下で還元する
という極めて複雑な多段工程によって製造されている。
1.3−ブタンジオールは、上述の2.3−ブタンジオ
ールと同様な反応すなわちブチレンオキサイドの加水反
応あるいは石油化学から得られるアセトアルデヒドを原
料として、アセトアルデヒドールを製造し、これを触媒
の存在下で還元して製造される。
1.4−ブタンジオールは、主にアセチレンとホルマリ
ンを原料として、そのレッペ反応によって得られる1、
4−ブチンジオールを水素化することによって製造され
てきたが、最近、石油化学で得られるブタジェンと酢酸
を原料として、触媒の存在下でアセトキシ化して得られ
るジアセトキシブテンを水素化及び加水分解するという
複雑な多段工程で製造されている。
一方、エタノールから直接ブタンジオール生成する方法
は、研究例も少なく僅かに数例が報告されているにすぎ
ない。例えば、特開昭59−128339号公報には、
コロイド状の硫化亜鉛を光触媒として用いてエタノール
に高圧水銀灯からの紫外光(≧290nm)を照射する
と、水素と共にアセトアルデヒド及び2,3−ブタンジ
オールが生成することが記載されているが、この方法に
よる主な生成物は水素であり、2,3−ブタンジオール
生成の選択率及び収率はいずれも極めて低い。また、エ
タノール水溶液の放射線分解によってブタンジオールが
生成することが、例えばV。
D 、MiiborodaらによるKhim、 Vys
、 E++er(、,20,22(1986)に報告さ
れているが、この方法においてもブタンジオール生成の
選択率及び収率はいずれも極めて低い。
(発明が解決しようとする課題) 以上に述べたように、従来のブタンジオールの工業的製
造方法は、石油化学で得られるブテンあるいはブタジェ
ンを原料とした複雑な多段工程である。また、エタノー
ルを原料とする製造方法は、光触媒を使用し、反応工程
が複雑であり、ブタンジオール生成の選択率及び収率が
いずれも極めて低い。 従って、本発明は、このような
従来の製造方法の欠点を解消し、高収率で短時間に容易
にブタンジオールを製造することができる新規なブタン
ジオールの製造方法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決すべく、本発明においては、エタノール
を過酸化水素の共存下で光照射することによってブタン
ジオールを製造している。
本発明者らは、既に、過酸化水素の光分解で生成するヒ
ドロキシルラジカル(OHラジカル)を反応開始種とし
て有効に利用し、光照射下でメタノールからエチレング
リコールを選択率良く直接合成する方法を提案した(特
開平1−149743号及び特開平1−266842号
)。この知見に基づき、本発明者らは、従来のブタンジ
オールの製造方法よりも更に有利なブタンジオールの製
造方法について鋭意検討を重ねた結果、エタノールを過
酸化水素の共存下で光照射することにより、−段反応に
より、光触媒を使用することなく、常温、常圧で、エタ
ノールからブタンジオールを高選択率でしかも短時間で
容易に製造することができることを見出し、本発明に至
った。
本発明の反応機構は、次の反応式で表すことができる。
光照射 Hz O!  ’      2争OH(+)2CH,
C110H→C!l3C1[(Oll)C1l(Oll
)CH。
2CH2cm、OH−>HOCB2CH!cn2cH,
OR(5)CH,CHOH+CHxCHtOB→CHs
CH(OH)CBzCIIJH(6)すなわち、光照射
によって過酸化水素が効率的に分解し、反応開始種であ
るヒドロキシルラジカル(OHラジカル)を生成する(
式1)。この反応開始種がエタノールから水素原子を引
き抜いてσ−ヒドロキシエチルラジカル(式2)および
β−ヒドロキンエチルラジカル(式3)を生成する。
このようにして生成したσ−及びβ−ヒドロキシエチル
ラジカルがそれぞれ2個結合して2.3−ブタンジオー
ル(式4)及び1,4−ブタンジオル(式5)を、また
、a−ヒドロキシエチルラジカルとβ−ヒドロキシエチ
ルラジカルが結合して1.3−ブタンジオール(式6)
を生成スると考える。
本発明においては、過酸化水素は本釣27容量%以上を
含むものを用いることができる。
エタノールと過酸化水素との割合は任意に決めることが
できるが、好ましくはエタノール/過酸化水素比(容量
比)で5〜200の範囲が望ましい。
本発明においては、反応は通常、窒素雰囲気下で行うが
、不活性ガス雰囲気下及び空気雰囲気下で行ってもよい
本発明の方法における照射光としては、真空紫外、紫外
及び可視に亘る広い波長範囲のレーザー光及び水銀灯な
どからの光が使用可能であるが、好ましくは高強度の紫
外レーザー光が使用される。
光照射は、通常、室温で行われるが、必要に応じて加熱
若しくは冷却下で行ってもよい。
光照射時間は特に制限がなく、光源の種類などの照射条
件によって異なるが、好ましくは短時間で反応を行わせ
ることが望ましい。また、光照射中は均一に反応を行わ
せるために十分に撹拌することが望ましい。
(作用) 本発明に従って、光好ましくは単色性、高強度性などの
特色を持った紫外レーザー光照射によって過酸化水素を
効率良く分解し、反応關始種であるヒドロキシルラジカ
ル(OHラジカル)を高密度で生成させる。このように
して生成したヒドロキシルラジカル(OHラジカル)と
エタノールとを効率的に反応させるために、室温である
いは加熱若しくは冷却下で十分に撹拌を行う。これらの
結果、エタノールと生成したヒドロキシルラジカル(O
Hラジカル)の効率的な反応およびa−ヒドロキシエチ
ルラジカルの効率的な二量化反応を通して、2.3−ブ
タンジオールを主生成物とするブタンジオールが高選択
率で生成する。
(実施例) 本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。
実施例1 合成石英製レーザー光入射窓を取り付けたパイレックス
ガラス製レーザー光化学反応容器(容積:91.5mL
内径:35.5mm、長さニア0m+a)にエタノール
64mA (1,09mall)を仕込み、窒素通気下
で約15分間撹拌した。次に、エタノールを撹拌しなが
ら、KrFエキシマレーザ−からのレーf −光(波長
: 248 n m 、パルスエネルギー:340mJ
/パルス、発振周波数:16BZ)を室温で照射した。
照射を開始すると同時に、30%過酸化水素水を1時間
当たり3.4 rnlの速度でエタノールに添加した。
照射を開始してから8分後にレーザー光照射を終了し、
反応溶液を分析した。その結果、2.3−ブタンジオー
ル1.50mmoL  1.3−ブタンジオール0.2
5 mmoll、  1 。
4−ブタンジオール0.21 mmoAが生成した。こ
のときの全ブタンジオール生成の選択率は980%、量
子収率は0.37であった。また、主生成物である2、
3−ブタンジオール生成の選択率は75.2%、量子収
率は0.29であった。一方、水素、メタン、−酸化炭
素などの生成が観測されたが、それらの生成量は極めて
僅かであった。
実施例2 合成石英製レーザー光入射窓を取り付けたパイレックス
ガラス製レーザー光化学反応容器(容積:91.5mA
、内径+35.5mm、長さニア0mm)にエタノール
64m1(1,09mon)を仕込み、窒素通気下で約
15分間撹拌した。次に、エタノールを撹拌しながら、
 KrFエキシマレーザ−からのレーf  * C波長
: 248 nm、パルスエネルギー:340rnJ/
パルス、発振周波数:16Hx)を室温で照射した。照
射を開始すると同時に、30%過酸化水素水を1時間当
たり3.4ml1の速度でエタノールに添加した。照射
を開始してから68分後にレーザー光照射を終了し、反
応溶液を分析した。その結果、2.3−ブタンジオール
13゜41mmoQ、1.3−ブタンジオール3.89
 m1llon、1.4−ブタンジオール0.80mm
oαが生成した。
このときの全ブタンジオール生成の選択率は89゜8%
、量子収率は0.41であった。また、主生成物である
2、3−ブタンジオール生成の選択率は66.5%、量
子収率は0.30であったわ一方、水素、メタン、−酸
化炭素などの生成が観測されたが、それらの生成量は極
めて僅かであった。
実施例3〜5 合成石英製レーザー光入射窓を取り付けたパイレックス
ガラス製レーザー光化学反応容器(容積:91.5m1
1.内径: 35−5 filll、長さ=70+aa
+)にエタノール64,61.56mff1(1,09
,1゜04 、0.96mon)を各々仕込み、窒素通
気下で約15分間撹拌した。次に、エタノールを撹拌し
ながら、KrFエキンマレーザーからのレーザー光(波
長:248nm、パルスエネルギー:332mJ/パル
ス、発振周波数:16Bりを室温で照射した。照射を開
始すると同時に、30%過酸化水素水を1時間当たり5
.4,8.1,14.7mILの速度で各々エタノール
に添加した。照射を開始してから68分後にレーザー光
照射を終了し、反応溶液を分析した。
実施例3〜5における、2.3−ブタンジオールの生成
量、2,3−ブタンジオール及び全ブタンジオール生成
の量子収率、それらの選択率についての結果を表1に示
す。尚、水素、メタン、酸化炭素などの生成が観測され
たが、それらの生成量は極めて僅かであった。
表   実施例3−5の結果 実施例6 容11[500mff1のパイレックスガラス製内部照
射型光反応容器にエタノール225mA(3,84mo
l)を仕込み、窒素通気下でエタノールを約30分間撹
拌した。次に、エタノールを撹拌しながら、120Wの
低圧水銀灯からの光(主に253゜7nmの波長)を室
温で照射した。照射を開始すると同時に、30%過酸化
水素水を1時間当たり5.0 mAの速度でエタノール
に添加した。照射を開始してから7時間後に光照射を終
了し、反応溶液を分析した。その結果、2,3−ブタン
ジオール0.13mg+oaS1.3−ブタンジオール
0,01mmall、  1.4−ブタンジオール0.
01 mmolが生成した。このときの全ブタンジオー
ル生成の選択率は71.8%、量子収率は0.001で
あった。
(発明の効果) 本発明によれば、エタノールを過酸化水素の共存下で光
照射することにより、常温、常圧下で、−段反応により
、短時間で、容易に且つ高選択率で、2,3−ブタンジ
オールを主成分とするブタンジオールを製造することが
できる。従って、本発明の方法は、ブタンジオールを製
造するための新規な製造方法として極めて大きな意義を
有する。
また、将来、世界的に石油資源の枯渇が予想されている
状況下では、エタノールのような石油誘導体以外の原料
からブタンジオールのような工業的に有用な有機合成中
間体を簡単に製造する方法の開発が強く望まれており、
このことからしても本発明の意義は大きい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エタノールを過酸化水素の共存下で光照射することを特
    徴とする、ブタンジオールの製造方法。
JP14579390A 1990-06-04 1990-06-04 光照射によるブタンジオールの製造方法 Pending JPH0441447A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106905127A (zh) * 2017-03-09 2017-06-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种丙酮氧化脱氢偶联合成2,5‑己二酮的方法
US10717416B2 (en) 2014-07-16 2020-07-21 Murakami Corporation Washer fluid heating device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10717416B2 (en) 2014-07-16 2020-07-21 Murakami Corporation Washer fluid heating device
CN106905127A (zh) * 2017-03-09 2017-06-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种丙酮氧化脱氢偶联合成2,5‑己二酮的方法
CN106905127B (zh) * 2017-03-09 2020-05-01 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种丙酮氧化脱氢偶联合成2,5-己二酮的方法

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