JPH11246471A - 脂肪族1級アルコールの酸化方法 - Google Patents

脂肪族1級アルコールの酸化方法

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JPH11246471A
JPH11246471A JP10046782A JP4678298A JPH11246471A JP H11246471 A JPH11246471 A JP H11246471A JP 10046782 A JP10046782 A JP 10046782A JP 4678298 A JP4678298 A JP 4678298A JP H11246471 A JPH11246471 A JP H11246471A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応操作の簡便性、安全性に優れ、且つ穏和
な条件で行うことの出来る脂肪族1級アルコールの酸化
方法の提供。 【解決手段】 炭素数5〜22の直鎖飽和脂肪族1級アル
コールを酸化するに際し、Co0 、Co2+、Fe2+、Fe3+、Cu
2+、Mn2+又はNi2+を含有する金属化合物から選ばれる第
1群の金属触媒、及びCr、Mo、V、Mn、Fe、Ni、Cu、P
d、W又はこれらの金属化合物から選ばれる第2群の金
属触媒で、第1群から選ばれた金属触媒以外の金属触媒
の存在下、アルデヒド(II)を添加して反応を行う。 R2-CHO (II) 〔式中、R2は炭素数1〜22のアルキル基、アルケニル
基、あるいは置換又は無置換のフェニル基、ベンジル基
又はシクロアルキル基を示す。〕

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は脂肪族1級アルコー
ルの酸化方法に関し、詳しくは、操作性が簡便で大量合
成の容易な、且つ安全性の高い脂肪族1級アルコールの
酸化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アルコ
ールの酸化は、化学反応における重要な官能基変換の1
つであり、幅広く研究が行われている。代表的な方法と
しては、下記〜に示す方法が挙げられる。
【0003】 CrO3による酸化方法(Jones Oxidation
etc.) 活性化DMSOを用いる方法(Swern Oxidation, Corey-
Kim Oxidation etc.) Al(OCH(CH3)2)3を用いる Redox反応(Oppenauer Oxi
dation) しかしこれらの方法は少量合成においては便利である
が、反応の後処理が繁雑であったり、有害な廃棄物を多
量に副生する等の問題を有しており、大量合成には適さ
なかった。工業的な生産を考えた場合、触媒的な酸化法
が必須となり、酸化剤は安全かつ安価なものが望まし
い。古くよりPt又はPd触媒によるアルコールの酸化が報
告されているが、高温、アルカリ性条件等の厳しい反応
条件が必要であった(特開平6−321845、EP−
201957、特開昭50−96516など)。一方、
Ru触媒を用いるアルコールの効率的な酸化方法が報告さ
れている(J. Org. Chem., 1993, 58, 7318.)。しかしな
がら、Ru金属は高価である為、しばしば大量合成におい
ては問題となってくる。この様な状況により、反応性の
低い脂肪族1級アルコールにおける実用的な酸化方法は
殆ど報告されていないのが現状であった。
【0004】このため、反応操作が簡単で安全な、また
使用する触媒が安価で大量合成に適した脂肪族1級アル
コールの実用的な酸化方法が強く望まれている。従っ
て、本発明の目的は、上記問題を解決できる実用的な脂
肪族1級アルコールの酸化方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定の第
1群及び第2群より選ばれる金属触媒の共存下、アルデ
ヒドを添加して反応を行うことにより上記目的が達成で
きることを見出し、本発明を完成した。
【0006】すなわち本発明は、一般式(I) R1-OH (I) 〔式中、R1は炭素数5〜22の直鎖のアルキル基を示
す。〕で表される脂肪族1級アルコールを酸化するに際
し、Co0 、Co2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+又はNi2+を含
有する金属化合物からなる第1群から選ばれる金属触媒
の1種以上、及びCr、Mo、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Pd、W
又はこれらの金属化合物からなる第2群から選ばれる金
属触媒であって第1群から選ばれた金属触媒以外の金属
触媒の1種以上の存在下、一般式(II) R2-CHO (II) 〔式中、R2は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖のアルキル
基、アルケニル基、あるいは置換又は無置換のフェニル
基、ベンジル基又はシクロアルキル基を示す。〕で表さ
れるアルデヒドを添加して反応を行うことを特徴とす
る、脂肪族1級アルコールの酸化方法を提供するもので
ある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。一般式(I)において、R1は炭素数5〜2
2、好ましくは8〜22の直鎖のアルキル基を示す。
【0008】一般式(II)において、R2は炭素数1〜22
の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、アルケニル基(ビニル
基等)、あるいは置換基としてハロゲン原子等を有して
いてもよいフェニル基、ベンジル基又はシクロアルキル
基(シクロヘキシル基等)を示すが、炭素数1〜4の直
鎖又は分岐鎖のアルキル基、置換フェニル基又はフェニ
ル基が反応性の点で好ましく、特にメチル基、エチル
基、n−プロピル基、iso −プロピル基、n−ブチル
基、tert−ブチル基、フェニル基、m−クロロフェニル
基が好ましく、更にはメチル基が価格の点で好ましい。
【0009】本発明で用いられる第1群の金属触媒は、
Co0 、Co2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+又はNi2+を含有す
る金属化合物から選ばれるが、金属は単核であっても複
核であっても良い。また、これらの水和物であっても良
い。対イオンもしくは配位子としては塩素イオン、臭素
イオン、ヨウ素イオン、酸素原子、カルボニル、オレフ
ィン、P含有配位子、N含有配位子、O含有配位子、カ
ルボン酸アニオン、アルコキシド等が挙げられる。
【0010】第1群の金属触媒の具体例としては、Co,
Co(OAc)2・4H2O, Co(OCOC17H35)2,Co(NO3)2・6H2O, CoC
l2, CoSO4・7H2O, Co(acac)2, Co(hexadecafluorophtha
locyanine), FeCl2, Fe(OAc)2, FeCp2, Fe(Cp-PPh2)2,
Fe(phthalocyanine), FeCl(tetraphenylporphyrinato),
Fe2O3, FeCl3, Fe(OCOC17H35)3, Fe(NO3)3・9H2O,Fe(a
cac)3, Fe(hexafluoroacetylacetonato)3, CuCl2, CuO,
Cu(acac)2, Cu(OAc)2, Cu(CF3CO2)2, Cu(CF3SO3)2, Cu
(OH)2, Cu(0Me)2, Cu(NO3)2・3H2O, CuSO4,Mn(OAc)2・4
H2O, NiCl2, NiO, Ni(OAc)2・4H2O, Ni(OOC-COO), Ni(a
cac)2, NiCp2, NiCl2(PPh3)2 等が挙げられ、Co, Co(OA
c)2・4H2O, Co(NO3)2・6H2O, Fe2O3,FeCl3, Fe(NO3)3
9H2O, Cu(OAc)2, Cu(NO3)2・3H2O, Mn(OAc)2・4H2O, Ni
(OAc)2・4H2Oが好ましく、Co, Co(OAc)2・4H2O, Fe2O3,
Cu(OAc)2, Mn(OAc)2・4H2O,Ni(OAc)2・4H2Oが特に好ま
しい。
【0011】本発明で用いられる第2群の金属触媒は、
Cr、Mo、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Pd、W又はこれらの金属
化合物であるが、金属は単核であっても複核であっても
良い。また、これらの水和物であっても良い。対イオン
もしくは配位子としては塩素イオン、臭素イオン、ヨウ
素イオン、酸素原子、カルボニル、オレフィン、P含有
配位子、N含有配位子、O含有配位子、カルボン酸アニ
オン、アルコキシド等が挙げられる。これらの金属触媒
はそのまま用いても良いし、又はシリカ、アルミナ、ゼ
オライト、活性炭、高分子樹脂等の担体に担持させて用
いても良い。
【0012】第2群の金属触媒の具体例としては、Cr,
CrO3, Cr2O3, CrCl2, Cr(CO)6, Cr(CO)3(benzene), [Cr
(OAc)2・H2O]2, CrK(SO4)2・12H2O, Cr(H2NCH2CH2NH2)3
Cl3・3.5H2O, Mo, Mo(CO)6, Mo2C, MoB, [Mo(OAc)2]2,
MoCl3, MoO2, MoS2, MoSe2,MoO2Cl2, MoO2(acac)2, MoC
l5, MoO3, Mo(CO)3(cycloheptatriene), H2MoO4・H2O,
NaMoO4・2H2O, (NH4)6Mo7O24・2H2O, Na3[PO4・12Mo
O3]・nH2O, V, VCl3,V(acac)3, VO(acac)2, V2O5, NaVO
3, VO(OC3H7)3, VO(phthalocyanine), Mn, Mn2(CO)10,
MnO2, Mn(OAc)2・4H2O, Mn(OAc)3・2H2O, Mn(acac)3, M
nCl(tetraphenylporphyrinato), Mn(ClO4)2・6H2O, MnF
2, MnCO3, MnWO4, MnCl(salen), Fe, FeSi2, Fe(CO)5,
Fe3(CO)12, FeCl2, Fe(OAc)2, FeCp2, Fe(ClO4)2・6H
2O, Fe(Cp-PPh2)2, Fe(phthalocyanine), FeCl(tetraph
enylporphyrinato), Fe2O3, FeCl3,Fe(OCOC17H35)3, Fe
(NO3)3・9H2O, Fe(ClO4)3・nH2O, Fe(acac)3, Fe(hexaf
luoroacetylacetonato)3, FePO4・nH2O, Ni, Ni(COD)2,
NiCl2(PPh3)2, NiCl2, NiO, Ni(OAc)2・4H2O, Ni(OOC
-COO), Ni(acac)2, NiCp2, NiCl2(PPh3)2, Ni2O3, Cu,
Cu(1,10-phenanthroline)2, CuCl, CuBr, CuI, Cu2O, C
u2S, CuCl2, CuO,Cu(acac)2, Cu(OAc)2, Cu(CF3CO2)2,
Cu(CF3SO3)2, Cu(OH)2, Cu(OMe)2, Cu(NO3)2・3H2O, C
uSO4, CuSCN, Cu(phthalocyanine), Pd, Pd/C, Pd/Al2O
3, PdO, PdCl2, PdCl2(MeCN)2, Pd(OAc)2, Pd(acac)2,
W, W(CO)6, WC, WB, WO3, WOCl4,Na2WO4・2H2O, H2WO4,
Na3[PO4・12WO3]・nH2O等が挙げられ、Cr、Mo又はこれ
らの金属化合物が好ましく、Cr, CrO3, MoB, Mo(CO)6,
MoCl3, MoO2 が特に好ましい。
【0013】本発明において第1群の金属触媒と第2群
の金属触媒の好ましい組合せは第1群の金属触媒として
Co, Co(OAc)2・4H2O, Fe2O3, Cu(OAc)2, Mn(OAc)2・4H2
O又はNi(OAc)2・4H2Oを用い、第2群の金属触媒としてC
r, CrO3, MoB, Mo(CO)6, MoCl3 又はMoO2を用いる組合
せであり、より好ましい組合せは第1群の金属触媒とし
てCo(OAc)2・4H2O, Fe2O3, Cu(OAc)2 又はNi(OAc)2・4H
2Oを用い、第2群の金属触媒としてCrO3, Mo(CO)6, MoC
l3又はMoO2を用いる組合せであり、特に好ましい組合せ
は第1群の金属触媒としてCo(OAc)2・4H2Oを用いる上記
の組合せである。
【0014】本発明の方法によると、前記一般式(I)
で表される脂肪族1級アルコールを酸化するに際し、前
記第1群より選ばれる金属触媒、及び前記第2群より選
ばれる金属触媒であって第1群から選ばれた金属触媒以
外の金属触媒の存在下、前記一般式(II)で表されるア
ルデヒドを添加することにより反応を行うが、本発明の
酸化方法の好ましい実施様態を以下に示す。
【0015】反応器に一般式(I)で表される脂肪族1
級アルコール、第1群より選ばれる金属触媒、第2群よ
り選ばれる金属触媒、さらに必要なら溶媒を仕込み、一
般式(II)で表されるアルデヒドを添加する。
【0016】第1群より選ばれる金属触媒、及び第2群
より選ばれる金属触媒の仕込み量は、それぞれ、一般式
(I)で表される1級アルコールに対し 0.001〜10mol
%が好ましく、0.01〜5 mol%が更に好ましい。0.001m
ol%より少ないと添加による効果が減少し、反応時間が
長くなり好ましくない。また10 mol%を超えて用いる
と、好ましくない副反応が起こるようになり、また経済
的に不利である。
【0017】反応で用いる溶媒は、一般式(I)で表さ
れる脂肪族1級アルコールの性質により使用の有無、及
び種類を選択することが出来る。例えば、一般式(I)
で表される1級アルコールの融点や粘度が高くそのまま
では撹拌が困難な場合、一般式(I)で表される1級ア
ルコールの濃度と反応収率の間に相関がある場合等は、
適当な量の反応溶媒を使用することが出来る。本反応で
用いられる溶媒としては、一般的に有機合成で用いられ
ている溶媒なら何でも良く、例えばヘキサン、アセト
ン、トルエン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エ
チル、アセトニトリル、酢酸、ジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミド、メタノール、水等が挙げられ、
単独で用いても混合して用いても良い。
【0018】前記一般式(II)で表されるアルデヒドの
添加量は、一般式(I)で表される脂肪族1級アルコー
ルに対し 0.1〜20当量が好ましく、1〜10当量が更に好
ましい。0.1 当量より少ないと反応が完全には進行しな
くなり、故意に原料を残存させる場合を除き好ましくな
い。また、20当量を超えて用いても効果は同じである
が、経済的に不利である。添加の方法は、反応の開始時
に一括して仕込んでもよいし、滴下により添加を行って
もよい。
【0019】反応は空気雰囲気下、酸素雰囲気下、若し
くはこれらの混合気体の雰囲気下で行うが、酸素雰囲気
下の方が反応が速く進行し好ましい。また、反応スケー
ルが大きい場合、これらの気体との接触効率を高くする
為に、これらの気体をバブリングにより供給するのが好
ましい。
【0020】酸化反応時の温度は、一般式(I)で表さ
れる脂肪族1級アルコールもしくは溶媒の融点以上、沸
点以下であれば何ら問題ないが、−30〜150 ℃が好まし
く、更に好ましくは0〜100 ℃である。酸化反応の時間
は、0.5 〜48時間が好ましい。
【0021】
【発明の効果】本発明の酸化方法によると、実質的に用
いる反応剤は一般式(II)で表されるアルデヒドと酸素
だけである。これは従来の金属反応剤や過酸化物等の危
険な酸化剤を用いる方法と比較して、著しく安全であり
且つ操作が簡便である。また従来の方法の様に、有害な
廃棄物は副生しない。また、従来のPt又はPd触媒による
酸化方法の様に高温やアルカリ性条件下で反応を行う必
要がなく、この点においても、従来法と比較して著しく
安全であり、且つ操作が簡便である。
【0022】これらの理由は、まず、一般式(II)で表
されるアルデヒドと酸素より、第1群より選ばれる金属
触媒の存在下、反応系中で酸化剤である過酸(R2-COOO
H) を調製していることにある。これにより、危険な酸
化剤である過酸の取り扱いに伴う種々の問題が解決され
た。更にこの過酸(R2-COOOH) の作用により、第2群よ
り選ばれる金属触媒が酸化活性種となるが、この酸化活
性種が一般式(I)で表される1級アルコールに対し
て、極めて高活性を示すことにある。これにより、厳し
い条件下で反応を行う必要がなくなった。
【0023】第1群に示す金属触媒の存在下、アルデヒ
ドと酸素より過酸が生成することは以前より知られてお
り(Trans. Faraday Soc., 1951, 47, 721., Advances i
n Chemistry Series, 1968, 76, 363.など)、またこれ
をオレフィンのエポキシ化反応(Chem. Lett., 1991, 1.
など)やBacycr-Villiger 反応(Chem. Lett., 1991,64
1., Tetrahedron Lett., 1992, 33, 7557.など)等に応
用した例は報告されている(Bull. Chem. Soc. Jpn., 19
95, 68, 17.)。しかし、これをアルコールの酸化に応用
した例は、前記のRu触媒を用いる方法しか知られていな
い(J. Org. Chem., 1993, 58, 7318.)。
【0024】本発明の方法で得られた一般式(I)で表
される1級アルコールの酸化物がカルボン酸もしくはカ
ルボン酸エステルである場合、塩基性物質で中和もしく
は加水分解することによりカルボン酸塩にすることが出
来る。更に一般式(I)で表される1級アルコールが長
鎖の脂肪族アルコールである場合、この様にして得られ
るカルボン酸塩は、各種洗浄剤の基剤もしくは添加剤と
して使用することができる。
【0025】
【実施例】実施例1 酸素入りの風船を備えた50ミリリットル・ナスフラスコ
にn−ドデカノール0.3873g(2.079mmol) 、Co(OAc)2
4H2O 0.0012g (0.0048mmol;n−ドデカノールに対し
て0.2mol%) 、CrO3 0.0020g(0.020mmol;n−ドデカ
ノールに対して1 mol%) 及び酢酸エチル6mlを仕込
み、室温下で撹拌した。そこへ、酢酸エチル2mlに溶解
させたアセトアルデヒド0.37g(n−ドデカノールに対
して4当量) を30分間かけて滴下した。その後、25℃で
4.5 時間撹拌して反応物を得た。ガス・クロマトグラフ
ィーによる分析を行ったところ、反応率は100 %、ラウ
リン酸の収率は69%であった。
【0026】比較例1〜3 実施例1と同様の反応条件で、各触媒の有無、及びアセ
トアルデヒドの使用量を変化させて反応を行った。反応
条件及び結果を表1にまとめて示した。なお、表1中、
触媒の使用量はn−ドデカノールに対する mol%、アセ
トアルデヒドの使用量はn−ドデカノールに対する当量
で示した。
【0027】
【表1】
【0028】実施例2〜47及び比較例4〜6 実施例1と同様の反応条件で、n−ドデカノールに対し
て0.2mol% のCo(OAc)2・4H2O、n−ドデカノールに対し
て4当量のアセトアルデヒドを用いて、第2群より選ば
れる金属触媒(n−ドデカノールに対して0.2mol%)の
種類を表2及び表3に示すように変化させて反応を行な
った。反応温度は25℃、反応時間は5時間で行なった。
結果を表2及び表3にまとめて示した。
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 31/36 B01J 31/36 Z C07C 51/235 C07C 51/235 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) R1-OH (I) 〔式中、R1は炭素数5〜22の直鎖のアルキル基を示
    す。〕で表される脂肪族1級アルコールを酸化するに際
    し、Co0 、Co2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+又はNi2+を含
    有する金属化合物からなる第1群から選ばれる金属触媒
    の1種以上、及びCr、Mo、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Pd、W
    又はこれらの金属化合物からなる第2群から選ばれる金
    属触媒であって第1群から選ばれた金属触媒以外の金属
    触媒の1種以上の存在下、一般式(II) R2-CHO (II) 〔式中、R2は炭素数1〜22の直鎖又は分岐鎖のアルキル
    基、アルケニル基、あるいは置換又は無置換のフェニル
    基、ベンジル基又はシクロアルキル基を示す。〕で表さ
    れるアルデヒドを添加して反応を行うことを特徴とす
    る、脂肪族1級アルコールの酸化方法。
  2. 【請求項2】 第2群より選ばれる金属触媒がCr、Mo又
    はこれらの金属化合物である請求項1記載の酸化方法。
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