JP2003146977A - Method for producing epoxy compound - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシ化合物の
製造方法に関する。詳しくは、エチレン性不飽和二重結
合を少なくとも1個有する化合物を酸化剤及び触媒によ
り接触酸化させてエポキシ化合物を製造する方法に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an epoxy compound. Specifically, it relates to a method for producing an epoxy compound by catalytically oxidizing a compound having at least one ethylenically unsaturated double bond with an oxidizing agent and a catalyst.
【0002】[0002]
【従来の技術】エポキシ化合物(エポキシド)は、各種
の工業製品の製造において用いる中間体や原料として有
用な化合物である。例えば、エポキシ化合物を中間化合
物とする工業製品の製造例としては、エチレンオキシド
をエチレングリコールやポリエチレングリコールに変換
することが行われており、また、プロピレンオキシドに
よりアルコールをアルコキシレート化してポリプロピレ
ンポリエーテル等のポリエーテルポリオール類が形成さ
れている。このように製造された工業製品は、ポリウレ
タン及び合成エラストマー類の製造において多量に消費
されている。またエポキシ化合物は、溶剤や界面活性剤
の原料として重要な工業製品の一つであるプロピレング
リコール、ジプロピレングリコール等のアルキレングリ
コール類やアルカノールアミン類の製造における重要な
中間体でもある。BACKGROUND OF THE INVENTION Epoxy compounds (epoxides) are compounds useful as intermediates and raw materials used in the production of various industrial products. For example, as a production example of an industrial product using an epoxy compound as an intermediate compound, ethylene oxide is converted to ethylene glycol or polyethylene glycol, and an alcohol is alkoxylated with propylene oxide to obtain polypropylene polyether or the like. Polyether polyols have been formed. The industrial products produced in this way are consumed in large quantities in the production of polyurethanes and synthetic elastomers. Epoxy compounds are also important intermediates in the production of alkylene glycols such as propylene glycol and dipropylene glycol and alkanolamines, which are one of the important industrial products as raw materials for solvents and surfactants.
【0003】エポキシ化合物の合成方法としては、オレ
フィン等のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物の
エポキシ化反応が挙げられ、これは工業的に重要な化学
的変換方法の1つである。この合成方法においては、1
つの酸素原子を炭素−炭素二重結合に付加させてエポキ
シ化合物を合成することになり、例えば、エチレンから
エチレンオキシドを製造する方法としては銀触媒を用い
る方法が、プロピレンからプロピレンオキシドを製造す
る方法としてはクロロヒドリン法や有機ハイドロパーオ
キシドを使用するハルコン法がよく知られている。これ
らの方法は工業的に実用化されているが、例えば、クロ
ロヒドリン法では、低濃度の塩蒸気が発生するという問
題があった。As a method for synthesizing an epoxy compound, there is an epoxidation reaction of a compound having an ethylenically unsaturated double bond such as an olefin, which is one of industrially important chemical conversion methods. In this synthetic method, 1
One oxygen atom is added to the carbon-carbon double bond to synthesize an epoxy compound.For example, as a method for producing ethylene oxide from ethylene, a method using a silver catalyst is used as a method for producing propylene oxide from propylene. The chlorohydrin method and the Halcon method using organic hydroperoxide are well known. Although these methods have been industrially put to practical use, for example, the chlorohydrin method has a problem that low-concentration salt vapor is generated.
【0004】このようなエポキシ化反応においては、過
酸化水素を酸化剤としてオレフィンをエポキシ化合物に
変換することになるが、ヘテロ原子を中心とし、ポリ原
子がヘテロ原子に酸素を介して配位した構造を有するヘ
テロポリオキソメタレートを触媒として用いることが研
究されている。触媒として用いられるヘテロポリオキソ
メタレートとしては、結晶構造中であるべき原子が欠け
ている欠損構造を有し、金属元素を含有するもの、すな
わちポリ原子が他の金属元素に置換されたものが触媒作
用を発揮することが知られている。通常ではこのような
金属を含んだヘテロポリオキソメタレートが用いられる
ことになるが、エポキシ化反応において触媒活性を高め
るための工夫の余地があった。In such an epoxidation reaction, olefin is converted into an epoxy compound by using hydrogen peroxide as an oxidizing agent, but a poly atom is coordinated to the hetero atom via oxygen with the hetero atom as the center. The use of structured heteropolyoxometalates as catalysts has been studied. As the heteropolyoxometallate used as a catalyst, a catalyst having a deficient structure in which an atom that should be present in the crystal structure is missing and containing a metal element, that is, one in which a poly atom is substituted with another metal element is a catalyst. It is known to exert an action. Usually, a heteropolyoxometalate containing such a metal is used, but there is room for improvement to enhance the catalytic activity in the epoxidation reaction.
【0005】欠損構造を有するヘテロポリオキソメタレ
ートについては、以下のような研究も行われている。
J.Inorg.Nucl.Chem.,39〔12〕
(1977)(英)p.2151−2154には、ポリ
原子であるタングステン原子が鉄やバナジウム原子に置
換された一欠損のウンデカタングスト珪酸塩が水溶液中
で異性化された異性体の紫外−可視吸収スペクトル解析
について記載されている。Inorg.Chem.,2
5〔13〕(1986)(米)p.2114−2119
には、ポリ原子であるタングステン原子が二つ欠損した
デカタングスト珪酸カリウム又はルビジウム塩を合成
し、その結晶構造について赤外線吸収スペクトル(I
R)、サイクリックボルタンメトリー(CV)、X線解
析及び核磁気共鳴(NMR)による解析を行い、また、
水溶液中での安定性について記載されている。The following studies have been conducted on heteropolyoxometalates having a defective structure.
J. Inorg. Nucl. Chem. , 39 [12]
(1977) (English) p. 2151-2154 describes an ultraviolet-visible absorption spectrum analysis of an isomer obtained by isomerizing a deficient undecatungstosilicate in which a tungsten atom, which is a poly atom, is replaced with an iron or vanadium atom in an aqueous solution. There is. Inorg. Chem. , 2
5 [13] (1986) (US) p. 2124-2119
In this study, potassium decatungstosilicate or rubidium salt lacking two tungsten atoms, which are poly atoms, was synthesized, and its crystal structure was analyzed by infrared absorption spectrum (I
R), cyclic voltammetry (CV), X-ray analysis and nuclear magnetic resonance (NMR) analysis.
Stability in aqueous solution is described.
【0006】Tetrahedron Letter
s,29〔7〕(1988)(英)p.823−826
には、過酸化水素によるシクロヘキセンの酸化におい
て、ポリ原子であるタングステン原子が一つ欠損したウ
ンデカタングスト珪酸テトラブチルアンモニウム塩を均
一系触媒とすることが記載されている。この酸化反応で
は、有機溶剤として1,2−ジクロロエタンを用いる
が、水相に酸化剤が存在し、触媒は水に溶解しない第二
相中に溶解させている。なおシクロヘキセンは酸化され
やすい基質として知られており、触媒活性が低くても反
応が進行するものと考えられる。また、この反応のメカ
ニズムについては明確にわかっていない。Tetrahedron Letter
s, 29 [7] (1988) (English) p. 823-826
Describes that in the oxidation of cyclohexene with hydrogen peroxide, undecatungstosilicic acid tetrabutylammonium salt lacking one tungsten atom, which is a poly atom, is used as a homogeneous catalyst. In this oxidation reaction, 1,2-dichloroethane is used as an organic solvent, but the oxidizing agent is present in the aqueous phase, and the catalyst is dissolved in the second phase which is insoluble in water. Cyclohexene is known as a substrate that is easily oxidized, and it is considered that the reaction proceeds even if the catalytic activity is low. Moreover, the mechanism of this reaction is not clearly understood.
【0007】Acta Cryst.,C52(199
6)(英)p.757−759には、ポリ原子であるタ
ングステン原子が二つ欠損したデカタングスト珪酸セシ
ウム塩の9水和物の結晶構造について記載されている。
Chem.Mater.,13〔3〕(2001)
(米)p.1074−1081には、ポリ原子であるタ
ングステン原子が二つ欠損したデカタングスト珪酸塩ク
ラスターをシリカと結合させて固定化させることが記載
されている。ただし、シクロオクテンのエポキシ化収率
は、24時間反応させてW原子1モルあたり0.12%
と低く、工業的に使用するのは極めて困難である。ま
た、これらの研究においては、工業的に重要なエポキシ
化合物の製造方法であるオレフィン等のエポキシ化反応
に適用することについては充分に検討されていないこと
から、ヘテロポリオキソメタレートをエポキシ化反応に
好適な触媒となるようにする工夫の余地があった。Acta Cryst. , C52 (199
6) (English) p. 757-759 describes the crystal structure of decatungsto cesium silicate decahydrate 9 hydrate lacking two polyatomic tungsten atoms.
Chem. Mater. , 13 [3] (2001)
(US) p. No. 1074-1081 describes that decatungst silicate clusters lacking two tungsten atoms, which are poly atoms, are bound to silica for immobilization. However, the epoxidation yield of cyclooctene is 0.12% per mole of W atom after reaction for 24 hours.
It is very difficult to use industrially. Further, in these studies, since the application to the epoxidation reaction of olefins, which is an industrially important method for producing an epoxy compound, has not been sufficiently investigated, heteropolyoxometallates can be used in the epoxidation reaction. There was room to devise a suitable catalyst.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みてなされたものであり、エチレン性二重結合を少な
くとも1個以上有する化合物を過酸化水素等の酸化剤を
用いて接触酸化して対応するエポキシ化合物を製造する
方法であって、エポキシ化合物を高収率で、しかも酸化
剤の有効利用率を向上させて製造する方法を提供するこ
とを目的とするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and a compound having at least one ethylenic double bond is catalytically oxidized using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a corresponding epoxy compound, which is capable of producing an epoxy compound in a high yield and with an improved effective utilization rate of an oxidizing agent.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、エチレン
性二重結合を少なくとも1個有する化合物を酸化剤によ
り酸化させてエポキシ化合物を製造する方法について種
々検討した結果、ヘテロポリオキソメタレートを触媒に
用いる方法が工業的に有用であることに着目し、二欠損
構造部位を有し、ヘテロ原子が珪素原子であるヘテロポ
リオキソメタレートアニオンの塩を含有する均一系触媒
が上記酸化反応において好適であること、特に、このよ
うな触媒がポリ原子以外の金属元素を含有していなくて
も優れた触媒作用を発揮することを見いだした。すなわ
ち従来ではヘテロポリオキソメタレートが触媒作用を発
揮するようにするには、ポリ原子を他の金属元素で置換
した構造とすることがよいと考えられていたが、ポリ原
子が欠けた欠損構造部位を有し、他の金属元素を含有し
ないものが触媒作用を発揮することを見いだし、しか
も、ポリ原子が二つ欠けた二欠損構造部位を有するもの
が一欠損構造部位や三欠損構造部位等を有するものに比
べて優れた触媒作用を発揮することを見いだした。この
ように二欠損構造部位を有するヘテロポリオキソメタレ
ートは、従来の技術水準から予測される範囲を超えて、
エポキシ化反応における触媒としての作用効果を発揮す
ることに想到した。ここでいう均一系触媒とは、反応物
相と触媒相が均一な相で作用する触媒である。またこの
ような触媒としては、ポリ原子がタングステン及び/又
はモリブデン原子であること、ヘテロポリオキソメタレ
ートアニオンがもつ構造がケギン型であること、触媒を
調製する際のpHを特定すること等が好適な形態である
ことも見いだし、本発明に到達したものである。Means for Solving the Problems As a result of various studies on the method for producing an epoxy compound by oxidizing a compound having at least one ethylenic double bond with an oxidizing agent, the present inventors have found that heteropolyoxometalate Focusing on the industrial usefulness of the method used for the catalyst, a homogeneous catalyst containing a salt of a heteropolyoxometallate anion having two deficient structural sites and a hetero atom being a silicon atom is suitable for the above oxidation reaction. It has been found that, in particular, such a catalyst exerts an excellent catalytic action even if it does not contain a metal element other than a poly atom. In other words, it was conventionally thought that a structure in which the poly atom was replaced with another metal element was good for the heteropolyoxometalate to exert its catalytic action. It has been found that those having the above-mentioned properties and not containing other metal elements exert a catalytic action, and those having two defect structure sites with two missing polyatoms have one defect structure site or three defect structure sites. It has been found that it exerts a superior catalytic action as compared with those having it. Thus, the heteropolyoxometallate having a two-deficient structural site exceeds the range expected from the conventional state of the art,
It has been conceived that it exerts a functioning effect as a catalyst in the epoxidation reaction. The homogeneous catalyst here is a catalyst in which the reactant phase and the catalyst phase act in a uniform phase. Further, as such a catalyst, it is preferable that the poly atom is a tungsten and / or molybdenum atom, that the structure of the heteropolyoxometalate anion is a Keggin type, and that the pH at the time of preparing the catalyst is specified. The present invention has also been completed, and has reached the present invention.
【0010】すなわち本発明は、エチレン性二重結合を
少なくとも1個有する化合物を酸化剤により酸化させて
エポキシ化合物を製造する方法であって、上記エポキシ
化合物の製造方法は、二欠損構造部位を有し、ヘテロ原
子が珪素原子であるヘテロポリオキソメタレートアニオ
ンの塩を均一系触媒として使用するエポキシ化合物の製
造方法である。このような製造方法においては、エポキ
シ化合物を均一系において製造することになる。以下
に、本発明を詳述する。That is, the present invention is a method for producing an epoxy compound by oxidizing a compound having at least one ethylenic double bond with an oxidizing agent, wherein the above-mentioned method for producing an epoxy compound has a bi-deficient structural site. However, it is a method for producing an epoxy compound, wherein a salt of a heteropolyoxometallate anion in which a hetero atom is a silicon atom is used as a homogeneous catalyst. In such a production method, the epoxy compound is produced in a homogeneous system. The present invention is described in detail below.
【0011】本発明のエポキシ化合物の製造方法で使用
される均一系触媒は、ヘテロ原子が珪素原子であり、該
ヘテロ原子にポリ原子としての金属元素が酸素原子を介
して配位したヘテロポリオキソメタレートアニオンの塩
を含有するものであるが、結晶構造中であるべきポリ原
子が二つ欠けている二欠損構造部位を有することを特徴
とする。このような触媒が奏する作用効果としては、主
に以下の(1)〜(8)等が挙げられる。The homogeneous catalyst used in the method for producing an epoxy compound of the present invention has a heteroatom which is a silicon atom, and a heteropolyoxometametal in which a metal element as a polyatom is coordinated to the heteroatom through an oxygen atom. It contains a salt of the rate anion, but is characterized by having two deficient structural sites in which two polyatoms that should be in the crystal structure are missing. The following effects (1) to (8) and the like are mainly mentioned as the effects of such a catalyst.
【0012】すなわち(1)アルデヒド類、ケトン類等
を生成する異性化反応がおこりにくく、エポキシ化合物
への選択率が高くなること、(2)目的生成物のエポキ
シ化合物が水により開環して生成するグリコール類と、
反応基質であるエチレン性二重結合を少なくとも1個有
する化合物とが反応して生成するグリコールモノアルキ
ルエーテル類等の生成量が少なく、これによってもエポ
キシ化合物への選択性が極めて高くなること、(3)反
応系に水やアルコール類が多量に存在しても、異性化反
応や開環反応等の副反応が起こりにくく、エポキシ化合
物の選択率が高くなるので、低い濃度の過酸化水素等の
酸化剤が使用可能であること、(4)酸化剤が過酸化水
素の場合、酸素への分解等が少なく、酸化剤のエポキシ
化合物への有効利用率が高くなること、(5)反応基質
であるエチレン性二重結合を少なくとも1個有する化合
物に対して使用する過酸化水素の比率が低くても、反応
活性が高く、選択性がよくなること、(6)触媒の活性
が高いこと、(7)副生成物として生成するアセトン等
のケトン類が少なく、アセトンから生成する有機過酸化
物ができにくいので、爆発等の危険性が低くなること、
(8)反応中に有機過酸化物の蓄積による過酸化水素等
の酸化剤の消費が起こりにくくなること、等が挙げられ
る。That is, (1) the isomerization reaction for producing aldehydes, ketones, etc. is unlikely to occur, and the selectivity to the epoxy compound is high, and (2) the epoxy compound of the desired product is ring-opened with water. With glycols produced,
A small amount of glycol monoalkyl ethers or the like formed by reaction with a compound having at least one ethylenic double bond as a reaction substrate, which also results in extremely high selectivity to epoxy compounds, ( 3) Even if a large amount of water or alcohol is present in the reaction system, side reactions such as isomerization reaction and ring-opening reaction are less likely to occur, and the selectivity of the epoxy compound is increased, so that low concentrations of hydrogen peroxide, etc. It is possible to use an oxidant, (4) When the oxidant is hydrogen peroxide, decomposition into oxygen is small, and the effective utilization rate of the oxidant for an epoxy compound is high. Even if the ratio of hydrogen peroxide used to a compound having at least one ethylenic double bond is low, the reaction activity is high and the selectivity is good, (6) The catalyst activity is high, (7) Ketones less acetone or the like produced as a by-product not easily available organic peroxides produced from acetone, the decreases danger of explosion,
(8) The consumption of an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is less likely to occur due to the accumulation of organic peroxide during the reaction.
【0013】上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン
は、ヘテロ原子である珪素原子に酸素を介してポリ原子
が10個配位した結晶構造を有し、1種又は2種以上を
用いることができる。ポリ原子としては、例えば、モリ
ブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ等の原子が
挙げられ、これらの中でも、モリブデン及び/又はタン
グステン原子が好適である。すなわち本発明において
は、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオンが、下記
一般式(1);
[SiM10O36]q- (1)
(式中、Mは、同一若しくは異なって、モリブデン又は
タングステン原子を表す。qは、正の整数である。)で
表されるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオン
であることが好ましい。なお、qは、Mの価数によって
決まることになる。上記ヘテロポリオキソメタレートア
ニオンの形態としては二欠損ケギン型が好ましく、更に
好ましくはγ型である。例えば、Inorganic
Syntheses,27,p88、J.Am.Che
m.Soc.,120,p9267に記載の方法で調製
できる。The heteropolyoxometallate anion has a crystal structure in which 10 polyatoms are coordinated to a silicon atom, which is a heteroatom, through oxygen, and one kind or two or more kinds can be used. Examples of the poly atom include atoms such as molybdenum, tungsten, vanadium, and niobium, and of these, molybdenum and / or tungsten atoms are preferable. That is, in the present invention, the heteropolyoxometallate anion is represented by the following general formula (1); [SiM 10 O 36 ] q- (1) (wherein M is the same or different and represents a molybdenum or tungsten atom). And q is a positive integer.) It is preferably a Keggin-type heteropolyoxometallate anion. Note that q will be determined by the valence of M. As the form of the above-mentioned heteropolyoxometallate anion, a two-deficient Keggin type is preferable, and a γ type is more preferable. For example, Inorganic
Syntheses, 27, p88, J. Mol. Am. Che
m. Soc. , 120, p9267.
【0014】上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン
の塩を形成する対カチオンとしては、例えば、プロト
ン、アルカリ金属カチオン(リチウムイオン、ナトリウ
ムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウ
ムイオン)、アルカリ土類金属カチオン(ベリリウムイ
オン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロ
ンチウムイオン、バリウムイオン)や、第四級アンモニ
ウム塩(テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルア
ンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラ
ブチルアンモニウム塩、トリブチルメチルアンモニウム
塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、トリラウリル
メチルアンモニウム塩、ベンジルトリメチルアンモニウ
ム塩、ベンジルトリエチルアンモニウム塩、ベンジルト
リブチルアンモニウム塩)、第四級フォスフォニウム塩
(テトラメチルフォスフォニウム塩、テトラエチルフォ
スフォニウム塩、テトラプロピルフォスフォニウム塩、
テトラブチルフォスフォニウム塩、テトラフェニルフォ
スフォニウム塩、エチルトリフェニルフォスフォニウム
塩、ベンジルトリフェニルフォスフォニウム塩)、第四
級アルセン、セチルピリジニウム塩等の有機カチオンを
含むカチオンが好適である。カチオンは、1種類又は2
種類以上用いることができる。Examples of the counter cation forming the salt of the heteropolyoxometallate anion include a proton, an alkali metal cation (lithium ion, sodium ion, potassium ion, rubidium ion, cesium ion), and an alkaline earth metal cation (beryllium). Ion, magnesium ion, calcium ion, strontium ion, barium ion) and quaternary ammonium salt (tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetrabutylammonium salt, tributylmethylammonium salt, trioctylmethylammonium salt) Salt, trilaurylmethylammonium salt, benzyltrimethylammonium salt, benzyltriethylammonium salt, benzyltributylammonium Salt), quaternary phosphonium salts (tetramethyl phosphonium salt, tetraethyl phosphonium salt, tetrapropyl phosphonium salts,
A cation containing an organic cation such as a tetrabutylphosphonium salt, a tetraphenylphosphonium salt, an ethyltriphenylphosphonium salt, a benzyltriphenylphosphonium salt), a quaternary arcene, or a cetylpyridinium salt is preferable. . One or two cations
More than one type can be used.
【0015】上記均一系触媒の使用量としては、例え
ば、反応基質であるエチレン性二重結合を少なくとも1
個有する化合物中のエチレン性二重結合に対するモル比
(反応基質中のエチレン性二重結合のモル数/二欠損構
造部位を有し、ヘテロ原子が珪素原子であるヘテロポリ
オキソメタレートアニオンの塩のモル数)が、1000
00/1〜1/10となるようにすることが好ましい。
より好ましくは、10000/1〜1/1である。The amount of the homogeneous catalyst used is, for example, at least 1 ethylenic double bond as a reaction substrate.
Molar ratio to the ethylenic double bond in the compound having (number of moles of the ethylenic double bond in the reaction substrate / two deficient structural sites, a salt of a heteropolyoxometallate anion in which the heteroatom is a silicon atom) The number of moles) is 1000
It is preferably set to 00/1 to 1/10.
More preferably, it is 10000/1 to 1/1.
【0016】上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン
の塩の調製方法としては、例えば、Inorganic
syntheses,27,p.88に記載された調
製方法が好適であり、これにより生成するヘテロポリオ
キソメタレートアニオンの塩をイオン交換水に溶解して
水溶液とし、更に、pHを調整することにより本発明に
おける触媒として好適に使用しうるものを得ることがで
きる。本発明における触媒は、pH依存性を有し、ヘテ
ロポリオキソメタレートアニオンの塩の水溶液のpHと
しては、−2.0〜10.0とすることが好ましい。よ
り好ましくは、−1.0〜7.0である。更に好ましく
は、0〜5.0である。As a method for preparing the salt of the heteropolyoxometallate anion, for example, Inorganic
synthesizes, 27, p. 88 is suitable, and the salt of the heteropolyoxometalate anion thus produced is dissolved in ion-exchanged water to form an aqueous solution, and the pH is adjusted to be suitably used as a catalyst in the present invention. You can get what you can. The catalyst in the present invention has pH dependency, and the pH of the aqueous solution of the salt of the heteropolyoxometallate anion is preferably -2.0 to 10.0. More preferably, it is -1.0 to 7.0. More preferably, it is 0-5.0.
【0017】なお本発明における均一系触媒は、ヘテロ
ポリオキソメタレートアニオンの塩を必須成分とし、こ
れを主成分とすることが好ましいが、本発明の作用効果
を奏する限り触媒調製過程で生じる不純分や、他の成分
を含有していてもよい。なおヘテロポリオキソメタレー
トアニオンの塩の結晶構造については、X線解析、元素
分析、FT−IR分光測定等により決定又は推定するこ
とができる。The homogeneous catalyst of the present invention preferably comprises a salt of a heteropolyoxometalate anion as an essential component, which is the main component, but as long as the effects of the present invention are exhibited, the impurities produced in the catalyst preparation process are included. Alternatively, it may contain other components. The crystal structure of the salt of the heteropolyoxometalate anion can be determined or estimated by X-ray analysis, elemental analysis, FT-IR spectroscopy measurement, or the like.
【0018】以下では、本発明のエポキシ化合物の製造
方法における反応基質、酸化剤、製造条件等について説
明する。本発明において使用する反応基質であるエチレ
ン性二重結合を少なくとも1個有する化合物としては、
非環式であっても環式有機化合物であってもよく、例え
ば、炭化水素、エステル、アルコール、エーテル、ハロ
ゲン置換炭化水素等の1種又は2種以上用いることがで
きる。具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテ
ン、ブタジエン類、1−ヘキセン、1−ペンテン、イソ
プレン、ジイソブチレン、1−ヘプテン、1−オクテ
ン、1−ノネン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−
トリデセン、1−エトラデセン、1−ペンタデセン、1
−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、
1−アイコセンプロピレンのトリマー及びテトラマー
類、1,3−ブタジエン等の末端にエチレン性二重結合
を有する直鎖アルケン;2−ブテン、2−オクテン、2
−メチル−2−ヘキセン、2,3−ジメチル−2−ブテ
ン等の分子内部にエチレン性二重結合を有するアルケン
や分岐アルケン;シクロペンテン、シクロヘキセン、1
−フェニル−1−シクロヘキセン、1−メチル−1−シ
クロヘキセン、シクロへプテン、シクロオクテン、シク
ロデセン、シクロペンタジエン、シクロデカトリエン、
シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、メチレン
シクロプロパン、メチレンシクロペンタン、メチレンシ
クロヘキサン、ビニルシクロヘキサン、ビニルシクロヘ
キサン、シクロオクテン、ノルボルネン等の脂環式オレ
フィン性炭化水素等が挙げられる。これらの中でも、炭
素数2〜15の不飽和炭化水素が好ましい。より好まし
くは、炭素数2〜12の不飽和炭化水素である。The reaction substrate, oxidizing agent, production conditions and the like in the method for producing an epoxy compound of the present invention will be described below. Examples of the compound having at least one ethylenic double bond which is a reaction substrate used in the present invention include:
It may be an acyclic compound or a cyclic organic compound, and for example, one or more of hydrocarbons, esters, alcohols, ethers, halogen-substituted hydrocarbons and the like can be used. Specifically, ethylene, propylene, 1-butene, butadienes, 1-hexene, 1-pentene, isoprene, diisobutylene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-undecene, 1-dodecene, 1 −
Tridecene, 1-etradecene, 1-pentadecene, 1
-Heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene,
1-Eicosene Propylene trimers and tetramers, linear alkene having an ethylenic double bond at the terminal such as 1,3-butadiene; 2-butene, 2-octene, 2
-Methyl-2-hexene, 2,3-dimethyl-2-butene and other alkenes and branched alkenes having an ethylenic double bond in the molecule; cyclopentene, cyclohexene, 1
-Phenyl-1-cyclohexene, 1-methyl-1-cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclodecene, cyclopentadiene, cyclodecatriene,
Alicyclic olefinic hydrocarbons such as cyclooctadiene, dicyclopentadiene, methylenecyclopropane, methylenecyclopentane, methylenecyclohexane, vinylcyclohexane, vinylcyclohexane, cyclooctene, norbornene and the like can be mentioned. Among these, unsaturated hydrocarbons having 2 to 15 carbon atoms are preferable. More preferably, it is an unsaturated hydrocarbon having 2 to 12 carbon atoms.
【0019】上記エチレン性二重結合を少なくとも1個
有する化合物はまた、例えば、−COOH、−CN、C
OOR、−OR(Rは、アルキル、シクロアルキル、ア
リール又はアリルアルキル置換基を表す)等の基や、ア
リール、アリルアルキル、ハロゲン、ニトロ、スルホン
酸、カルボニル(例えばケトン、アルデヒド)、ヒドロ
キシル、エーテル基を有していてもよい。このような化
合物として、例えば、アリルアルコール、塩化アリル、
アリルメチルエーテル、アリルビニルエーテル、ジアリ
ルエーテル、アリルフェニルエーテル、メタクリル酸メ
チル、アクリル酸等が挙げられる。The compound having at least one ethylenic double bond may also be, for example, --COOH, --CN or C.
Groups such as OOR, -OR (R represents an alkyl, cycloalkyl, aryl or allylalkyl substituent), aryl, allylalkyl, halogen, nitro, sulfonic acid, carbonyl (eg ketone, aldehyde), hydroxyl, ether. It may have a group. Examples of such compounds include allyl alcohol, allyl chloride,
Examples thereof include allyl methyl ether, allyl vinyl ether, diallyl ether, allyl phenyl ether, methyl methacrylate, acrylic acid and the like.
【0020】また上記エチレン性二重結合を少なくとも
1個有する化合物としては、炭素−炭素の二重結合を含
む炭素数6以上のアリール化合物を用いることもでき
る。このような化合物としては、例えば、スチレン、α
−メチルスチレン等の置換スチレン類、ジビニルベンゼ
ン類、スチルベン、アラルケン類;炭素−炭素の二重結
合を有するアミン類、チオール類、サルファイド類、ジ
サルファイド類、Se、Te、SbやAsを有する化合
物、ホスフィン類、ホスファイト類等が挙げられる。As the compound having at least one ethylenic double bond, an aryl compound having a carbon-carbon double bond and having 6 or more carbon atoms can be used. Examples of such compounds include styrene and α
-Substituted styrenes such as methylstyrene, divinylbenzenes, stilbenes, arkenes; amines having a carbon-carbon double bond, thiols, sulfides, disulfides, compounds having Se, Te, Sb and As , Phosphines, phosphites and the like.
【0021】本発明における酸化剤としては、例えば、
酸素イオンや酸素ラジカル、ペルオキシドやスーパーペ
ルオキシドを生成しうるものを用いることができ、例え
ば、過酸化水素、t−ブチルパーオキシド、過酢酸等の
有機過酸化物、酸素と水素の混合ガス、一酸化二窒素、
ヨードシルベンゼン等が好適である。これらの中でも、
過酸化水素を用いることが好ましい。Examples of the oxidizing agent in the present invention include:
Those capable of generating oxygen ions, oxygen radicals, peroxides and superperoxides can be used, and examples thereof include hydrogen peroxide, t-butyl peroxide, organic peroxides such as peracetic acid, a mixed gas of oxygen and hydrogen, Nitrous oxide,
Iodosylbenzene and the like are preferable. Among these,
Preference is given to using hydrogen peroxide.
【0022】上記過酸化水素は、反応が選択的であれば
理想的な酸化剤であるが、従来では反応系に生成する水
により、生成したエポキシ化合物の開環がおこり収率が
低くなる場合や、生成するエポキシ化合物の価格が低い
と過酸化水素が相対的に高価となり、製造コストが割高
になる場合があったが、本発明においては、エポキシ化
合物への選択率が高く、過酸化水素の有効利用率が高
く、また、触媒によるエポキシ化合物の生産性が高いこ
とから、これらの問題が解消されることになる。The above-mentioned hydrogen peroxide is an ideal oxidizing agent if the reaction is selective, but conventionally, when the water generated in the reaction system causes ring-opening of the generated epoxy compound, resulting in a low yield. Alternatively, when the price of the produced epoxy compound is low, hydrogen peroxide becomes relatively expensive and the manufacturing cost may be relatively high. However, in the present invention, the selectivity to the epoxy compound is high and the hydrogen peroxide is high. These problems can be solved because the effective utilization rate of the epoxy compound is high and the productivity of the epoxy compound by the catalyst is high.
【0023】本発明のエポキシ化合物の製造方法におい
て、酸化剤として過酸化水素を使用する場合、過酸化水
素の使用形態としては、実用的には、0.01〜70重
量%の水溶液、アルコール類の溶液が好適であるが、1
00%の過酸化水素も使用可能である。In the method for producing an epoxy compound of the present invention, when hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, the practical use forms of hydrogen peroxide are 0.01 to 70% by weight aqueous solution and alcohols. Is preferred, but 1
00% hydrogen peroxide can also be used.
【0024】上記酸化剤の使用量としては、反応基質で
あるエチレン性二重結合を少なくとも1個有する化合物
中のエチレン性二重結合に対するモル比(反応基質中の
エチレン性二重結合のモル数/酸化剤のモル数)が10
0/1〜1/100となるようにすることが好ましい。
より好ましくは、10/1〜1/50である。The amount of the oxidizing agent used is a molar ratio to the ethylenic double bond in the compound having at least one ethylenic double bond as the reaction substrate (the number of moles of the ethylenic double bond in the reaction substrate). / Mol of oxidizing agent) is 10
It is preferably set to 0/1 to 1/100.
More preferably, it is 10/1 to 1/50.
【0025】本発明の製造方法における反応方法として
は、エチレン性二重結合を少なくとも1個有する化合物
及び酸化剤に触媒を接触させることによりエポキシ化反
応を行うことが好ましい。また、触媒、エチレン性二重
結合を少なくとも1個有する化合物及び酸化剤を溶媒に
溶解させて液相均一系で行うことが反応活性の面で好ま
しい。As the reaction method in the production method of the present invention, it is preferable to carry out the epoxidation reaction by bringing a catalyst into contact with a compound having at least one ethylenic double bond and an oxidizing agent. Further, it is preferable from the viewpoint of reaction activity that the catalyst, the compound having at least one ethylenic double bond and the oxidizing agent are dissolved in a solvent to carry out in a liquid phase homogeneous system.
【0026】上記溶媒としては、水及び/又は有機溶媒
を用いることになる。有機溶媒としては、1種又は2種
以上を用いることができ、反応基質であるエチレン性二
重結合を少なくとも1個有する化合物や、過酸化水素等
の酸化剤、生成したエポキシ化合物とは反応しないもの
が好ましい。このような有機溶媒としては、例えば、メ
タノール、エタノール、ノルマル又はイソプロパノー
ル、第3級ブタノール等の炭素数1〜6の第1,2,3
級の一価アルコール;エチレングリコール、プロピレン
グリコール、グリセリン等の多価アルコール;ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール等のエチレンオ
キシド、プロピレンオキシドが開環したオリゴマー類;
エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、
テトラヒドロフラン等のエーテル類;酢酸エチル、多価
アルコールの蟻酸エステル又は酢酸エステル等のエステ
ル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、アセチルアセトン等のケトン類;ジメチルホ
ルムアミド、ニトロメタン、ニトリル類等の窒素化合
物;リン酸トリエチル、リン酸ジエチルヘキシル等のリ
ン酸エステル等のリン化合物;クロロホルム、ジクロロ
メタン、二塩化エチレン等のハロゲン化炭化水素;ノル
マルヘキサン、ノルマルヘプタン等の脂肪族炭化水素;
トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;シクロヘキサ
ン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素等が挙げられ
る。Water and / or an organic solvent is used as the solvent. As the organic solvent, one kind or two or more kinds can be used, and it does not react with a compound having at least one ethylenic double bond which is a reaction substrate, an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, or the generated epoxy compound. Those are preferable. Examples of the organic solvent include, for example, methanol, ethanol, normal or isopropanol, tertiary butanol, etc. having 1 to 6 carbon atoms, 1, 2, 3
-Grade monohydric alcohols; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin; oligomers obtained by ring-opening ethylene oxide and propylene oxide such as diethylene glycol and triethylene glycol;
Ethyl ether, isopropyl ether, dioxane,
Ethers such as tetrahydrofuran; esters such as ethyl acetate, formic acid esters or acetic acid esters of polyhydric alcohols; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone; nitrogen compounds such as dimethylformamide, nitromethane, nitriles; phosphorus Phosphorus compounds such as phosphoric acid esters such as triethyl acid acid and diethylhexyl phosphate; halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane and ethylene dichloride; aliphatic hydrocarbons such as normal hexane and normal heptane;
Examples thereof include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cyclopentane.
【0027】上記溶媒の中でも、水、炭素数1〜4のア
ルコール類、1,2−ジクロロエタン、ヘプタン、トル
エン、キシレン、クロロベンゼン、アセトニトリル、ベ
ンゾニトリル、ジメチルスルホオキシド、ジメチルホル
ムアミド等や、これらの混合物を用いることが好まし
い。水が存在する場合は、場合によって相間移動触媒や
界面活性剤を共存させることも可能である。Among the above solvents, water, alcohols having 1 to 4 carbon atoms, 1,2-dichloroethane, heptane, toluene, xylene, chlorobenzene, acetonitrile, benzonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, etc., and mixtures thereof. Is preferably used. When water is present, it is possible to coexist a phase transfer catalyst and a surfactant depending on the case.
【0028】上記エポキシ化反応における反応系は、中
性〜酸性であることが好ましい。本発明においては、上
記触媒を用いることにより反応系を酸性とすることがで
きるが、更に反応系中に酸性物質を加えてもよい。酸性
物質としては、例えば、ブレンステッド酸、ルイス酸等
が挙げられ、1種又は2種以上を用いることができる。
ブレンステッド酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝
酸、リン酸、ホウ酸等の鉱酸;酢酸、安息香酸、ギ酸、
トリクロロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、スル
ホン酸等の有機酸類;ゼオライト類、混合酸化物類等の
無機酸類等が好適であり、ルイス酸としては、塩化アル
ミニウム、塩化第二鉄、塩化ホウ素化合物、塩化アンチ
モン化合物、塩化第二スズ、フッ化アンチモン、亜鉛や
チタンの化合物、ゼオライト類、混合酸化物等が好適で
ある。更に無機、有機酸性塩を用いることもできる。The reaction system in the above epoxidation reaction is preferably neutral to acidic. In the present invention, the reaction system can be made acidic by using the above catalyst, but an acidic substance may be added to the reaction system. Examples of the acidic substance include Bronsted acid, Lewis acid and the like, and one kind or two or more kinds can be used.
Examples of Bronsted acids include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid; acetic acid, benzoic acid, formic acid,
Organic acids such as trichloroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and sulfonic acid; inorganic acids such as zeolites and mixed oxides are suitable, and examples of Lewis acids include aluminum chloride, ferric chloride, boron chloride compounds, and chlorides. Preferred are antimony compounds, stannic chloride, antimony fluoride, compounds of zinc and titanium, zeolites, mixed oxides and the like. Furthermore, inorganic or organic acid salts can be used.
【0029】上記エポキシ化反応における反応条件とし
ては、例えば、反応温度は、0〜250℃が好ましく、
より好ましくは、室温〜180℃である。反応時間は、
数分〜150時間が好ましく、より好ましくは、数分〜
48時間である。反応圧力は、常圧〜2×107Paが
好ましく、より好ましくは、常圧〜5×106Paであ
る。また、減圧下で反応を行うこともできる。As the reaction conditions in the above epoxidation reaction, for example, the reaction temperature is preferably 0 to 250 ° C.,
More preferably, the temperature is from room temperature to 180 ° C. The reaction time is
Several minutes to 150 hours are preferable, more preferably several minutes to 150 hours.
48 hours. The reaction pressure is preferably atmospheric pressure to 2 × 10 7 Pa, more preferably atmospheric pressure to 5 × 10 6 Pa. The reaction can also be carried out under reduced pressure.
【0030】本発明のエポキシ化合物の製造方法は、エ
ポキシ化合物を高収率で、しかも酸化剤の有効利用率を
向上させて製造する方法であり、各種の工業製品の製造
において用いる中間体や原料として有用な化合物である
エポキシ化合物を供給するための製造方法として画期的
な方法である。本発明の製造方法により得られるエポキ
シ化合物としては、例えば、エチレングリコールやポリ
エチレングリコールの原料となるエチレンオキシドや、
ポリエーテルポリオール類を得るための原料となるプロ
ピレンオキシド等が工業的に重要であるが、これらのエ
ポキシ化合物は、溶剤や界面活性剤の原料として重要な
工業製品の一つであるプロピレングリコール、ジプロピ
レングリコール等のアルキレングリコール類やアルカノ
ールアミン類の製造における重要な中間体でもある。The method for producing an epoxy compound of the present invention is a method for producing an epoxy compound in a high yield and with an improved effective utilization rate of an oxidizing agent, and is an intermediate or raw material used in the production of various industrial products. Is an epoch-making method as a production method for supplying an epoxy compound which is a useful compound. Examples of the epoxy compound obtained by the production method of the present invention include ethylene oxide which is a raw material of ethylene glycol and polyethylene glycol,
Although propylene oxide, which is a raw material for obtaining polyether polyols, is industrially important, these epoxy compounds are propylene glycol, diethylene, which is one of the important industrial products as a raw material for solvents and surfactants. It is also an important intermediate in the production of alkylene glycols such as propylene glycol and alkanolamines.
【0031】[0031]
【実施例】以下に実施例を揚げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0032】(触媒調製方法)A−1 二欠損型ヘテロ
ポリオキソメタレートテトラブチルアンモニウム塩(以
下、POMTBAと略す)(触媒調製時のpH:0.
5)
Inorganic syntheses vol.2
7,p88に記載された方法で調製した二欠損ケギン型
K8[γ−SiW10O36]12H2Oの4.5gを60m
lのイオン交換水に室温で溶解させ、硝酸水溶液でpH
を0.5に調整した。そこにテトラブチルアンモニウム
ブロミド(以下、TBABrと略す)の3.3gを固体
のまま加えて15分間攪拌を続けた。生成した沈殿物を
ろ過して、ろ過物を3時間室温で乾燥した。ろ過物の
2.5gをアセトニトリル15mlに溶解させ、そこに
イオン交換水300mlを加えて氷水中で30分攪拌し
た。析出した沈殿物をろ過して、ろ過物を3時間室温で
乾燥して精製固形物(A−1)を得た。(Catalyst Preparation Method) A-1 Two-defective heteropolyoxometallate tetrabutylammonium salt (hereinafter abbreviated as POMTBA) (pH at catalyst preparation: 0.
5) Inorganic synthesises vol. Two
7, p88, 4.5 g of the two-deficient Keggin-type K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] 12H 2 O prepared by the method described in p.
Dissolve in 1 liter of deionized water at room temperature, and add pH with nitric acid solution.
Was adjusted to 0.5. 3.3 g of tetrabutylammonium bromide (hereinafter abbreviated as TBABr) was added thereto as a solid, and stirring was continued for 15 minutes. The precipitate formed was filtered and the filtrate was dried for 3 hours at room temperature. 2.5 g of the filtered product was dissolved in 15 ml of acetonitrile, 300 ml of ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was stirred for 30 minutes in ice water. The deposited precipitate was filtered, and the filtered product was dried at room temperature for 3 hours to obtain a purified solid (A-1).
【0033】A−2〜A−10 二欠損POMTBA
A−1の調製方法において、pHを表1に記載した値に
設定した以外は、A−1調製方法に従って調製し、精製
固形物A−2〜A−10を得た。なお、表1において、
触媒調製時のpHとは、TBABrを添加する直前のp
Hである。A-2 to A-10 Purified solid A-2 was prepared according to the preparation method of A-1 except that the pH was set to the values shown in Table 1 in the preparation method of the two-defective POMTBA A-1. ~ A-10 was obtained. In addition, in Table 1,
The pH at the time of catalyst preparation means the pH just before the addition of TBABr.
H.
【0034】[0034]
【表1】 [Table 1]
【0035】B−1 一欠損POMTBA(触媒調製時
のpH:1.0)
Inorganic Syntheses vol.2
7,p91に記載された方法で調製した一欠損型ケギン
型K8[β2−SiW11O39]14H2Oの4.8gを6
0mlのイオン交換水に室温で溶解させ、硝酸水溶液で
pHを1.0に調整した。そこにTBABrの3.3g
を固体のまま加えて15分間攪拌を続けた。生成した沈
殿物をろ過して、ろ過物を3時間室温で乾燥した。ろ過
物の2.5gをアセトニトリル15mlに溶解させ、そ
こにイオン交換水300mlを加えて氷水中で30分攪
拌した。析出した沈殿物をろ過して、ろ過物を3時間室
温で乾燥して精製固形物(B−1)を得た。B-1 One-defective POMTBA (pH at the time of catalyst preparation: 1.0) Inorganic Syntheses vol. Two
7, p91 one defective type Keggin K 8 [β 2 -SiW 11 O 39] 14H 2 O in 4.8g, prepared by the method described in the 6
It was dissolved in 0 ml of ion-exchanged water at room temperature, and the pH was adjusted to 1.0 with a nitric acid aqueous solution. 3.3g of TBABr there
Was added as a solid and stirring was continued for 15 minutes. The precipitate formed was filtered and the filtrate was dried for 3 hours at room temperature. 2.5 g of the filtered product was dissolved in 15 ml of acetonitrile, 300 ml of ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was stirred for 30 minutes in ice water. The deposited precipitate was filtered and the filtered product was dried at room temperature for 3 hours to obtain a purified solid (B-1).
【0036】B−2〜B−5 一欠損POMTBA
B−1の調製方法において、pHを表2に記載した値に
設定した以外はB−1調製方法に従って調製し、精製固
形物B−2〜B−5を得た。なお、表2において、触媒
調製時のpHとは、TBABrを添加する直前のpHで
ある。B-2 to B-5 Purified solids B-2 to B-5 were prepared according to the method for preparing B-1 to deficient POMTBA B-1 except that the pH was set to the value shown in Table 2. B-5 was obtained. In addition, in Table 2, the pH at the time of catalyst preparation is the pH immediately before the addition of TBABr.
【0037】[0037]
【表2】 [Table 2]
【0038】C−1 三欠損POMTBA(触媒調製時
のpH:1.0)
Inorganic syntheses vol.2
7,p87に記載された方法で調製した三欠損ケギン型
Na10[α−SiW9O34]の1.2gを20mlのイ
オン交換水に室温で溶解させ、硝酸水溶液でpHを1.
0に調整した。そこにTBABrの1.1gを固体のま
ま加えて15分間攪拌を続けた。生成した沈殿物をろ過
して、ろ過物を3時間室温で乾燥した。ろ過物の1.0
gをアセトニトリル5mlに溶解させ、そこにイオン交
換水160mlを加えて氷水中で30分攪拌した。析出
した沈殿物をろ過して、ろ過物を3時間室温で乾燥して
精製固形物(C−1)を得た。C-1 Tri-deficient POMTBA (pH at the time of catalyst preparation: 1.0) Inorganic synthesises vol. Two
1.2 g of three-deficient Keggin-type Na 10 [α-SiW 9 O 34 ] prepared by the method described in p.7, p87 is dissolved in 20 ml of ion-exchanged water at room temperature, and the pH is adjusted to 1. with an aqueous nitric acid solution.
Adjusted to 0. 1.1 g of TBABr was added thereto as a solid, and stirring was continued for 15 minutes. The precipitate formed was filtered and the filtrate was dried for 3 hours at room temperature. 1.0 of filtrate
g was dissolved in 5 ml of acetonitrile, 160 ml of ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was stirred in ice water for 30 minutes. The deposited precipitate was filtered and the filtered product was dried at room temperature for 3 hours to obtain a purified solid (C-1).
【0039】C−2〜C−4 三欠損POMTBA
C−1の調製方法において、pHを表3に記載した値に
設定した以外はC−1調製方法に従って調製し、精製固
形物C−2〜C−4を得た。なお、表3において、触媒
調製時のpHとは、TBABrを添加する直前のpHで
ある。C-2 to C-4 Purified solids C-2 to C-4 were prepared according to the C-1 preparation method except that the pH was set to the values shown in Table 3 in the preparation method for the three-defective POMTBA C-1. C-4 was obtained. In addition, in Table 3, the pH at the time of catalyst preparation is the pH immediately before the addition of TBABr.
【0040】[0040]
【表3】 [Table 3]
【0041】D−1 二欠損型ヘテロポリオキソメタレ
ートセシウム塩(以下、POMCsと略す)(触媒調製
時のpH:1.0)
Inorganic syntheses vol.2
7,p88に記載された方法で調製した二欠損ケギン型
K8[γ−SiW10O36]12H2Oの1.5gを20
mlのイオン交換水に室温で溶解させ、硝酸水溶液でp
Hを1.0に調整した。そこに塩化セシウムの0.84
gを固体のまま加えて15分間攪拌した。生成した沈殿
物をろ過し、3時間室温で乾燥してろ過物D−1を得
た。D-1 Two-deficient heteropolyoxometalate cesium salt (hereinafter abbreviated as POMCs) (pH at the time of catalyst preparation: 1.0) Inorganic synthesises vol. Two
7, p88 two defective Keggin type K 8 prepared by the method described in [γ-SiW 10 O 36] 20 a 12H 2 O 1.5g of
Dissolve it in ml of deionized water at room temperature and p.
The H was adjusted to 1.0. 0.84 of cesium chloride there
g was added as a solid and stirred for 15 minutes. The produced precipitate was filtered and dried at room temperature for 3 hours to obtain a filtered material D-1.
【0042】D−2〜D−4 二欠損POMCs
D−1の調製方法において、pHを表4に記載した値に
設定した以外はD−1調製方法に従って調製し、ろ過物
D−2〜D−4を得た。なお、表4において、触媒調製
時のpHとは、塩化セシウムを添加する直前のpHであ
る。D-2 to D-4 In the method for preparing the two-deficient POMCs D-1, the filtrates D-2 to D were prepared according to the D-1 preparation method except that the pH was set to the value shown in Table 4. -4 was obtained. In Table 4, the pH at the time of preparing the catalyst is the pH immediately before the addition of cesium chloride.
【0043】[0043]
【表4】 [Table 4]
【0044】実施例1 1−ブテンのエポキシ化反応
蓋付き試験管にアセトニトリル6ml、A−1(二欠損
POMTBA)触媒7μmolを入れて触媒を溶解さ
せ、35重量%過酸化水素を1100μmol仕込み、
0℃の水で5分間冷却した。この溶液に1−ブテンガス
を83.5ml/minの流量で3分間バブリングして
1−ブテンを溶解させた。これを40℃の湯浴で2時間
反応した。生成物はガスクロマトグラフで分析、定量し
た。生成物の収率は仕込みの過酸化水素のモル数と生成
物のモル数の比率から計算した。生成物の選択率は生成
物の全モル数と各生成物のモル数の比率から算出した。
反応成績は、1,2−ブテンオキシド(以下、BOと略
す)収率45.47%、BOへの選択率95.30%で
あった。Example 1 1-Butene Epoxidation Reaction A test tube with a lid was charged with 6 ml of acetonitrile and 7 μmol of A-1 (2-defective POMTBA) catalyst to dissolve the catalyst, and 1100 μmol of 35 wt% hydrogen peroxide was charged.
Cooled with water at 0 ° C. for 5 minutes. 1-Butene gas was bubbled into this solution at a flow rate of 83.5 ml / min for 3 minutes to dissolve 1-butene. This was reacted in a 40 ° C water bath for 2 hours. The product was analyzed and quantified by gas chromatography. The yield of the product was calculated from the ratio of the number of moles of hydrogen peroxide charged and the number of moles of the product. Product selectivity was calculated from the ratio of the total number of moles of product to the number of moles of each product.
Regarding the reaction results, the yield of 1,2-butene oxide (hereinafter abbreviated as BO) was 45.47%, and the selectivity to BO was 95.30%.
【0045】実施例2〜10
実施例1においてA−1触媒に変えてA−2、A−3、
A−4、A−5、A−6、A−7、A−8、A−9、A
−10触媒を用いて1−ブテンのエポキシ化反応を行な
った。反応時間2時間後の結果を表5にまとめた。な
お、表5において、触媒調製時のpHとは、触媒調製に
おいてTBABrを添加する直前のpHである。Examples 2 to 10 Instead of the A-1 catalyst in Example 1, A-2, A-3,
A-4, A-5, A-6, A-7, A-8, A-9, A
The epoxidation reaction of 1-butene was carried out using a -10 catalyst. The results after 2 hours of reaction time are summarized in Table 5. In addition, in Table 5, the pH at the time of catalyst preparation is the pH immediately before the addition of TBABr in the catalyst preparation.
【0046】比較例1〜5
実施例1においてA−1触媒に変えて一欠損POMTB
AであるB−1、B−2、B−3、B−4、B−5触媒
を用いて1−ブテンのエポキシ化反応を行なった。反応
時間2時間後の結果を表5にまとめた。Comparative Examples 1 to 5 One-defective POMTB in place of A-1 catalyst in Example 1
The epoxidation reaction of 1-butene was performed using the catalysts B-1, B-2, B-3, B-4, and B-5 which are A. The results after 2 hours of reaction time are summarized in Table 5.
【0047】比較例6〜9
実施例1においてA−1触媒に変えて三欠損POMTB
AであるC−1、C−2、C−3、C−4触媒を用いて
1−ブテンのエポキシ化反応を行なった。反応時間2時
間後の結果を表5にまとめた。Comparative Examples 6 to 9 In Example 1, three-defective POMTB was used instead of the A-1 catalyst.
The epoxidation reaction of 1-butene was performed using the C-1, C-2, C-3, and C-4 catalysts of A. The results after 2 hours of reaction time are summarized in Table 5.
【0048】表5より、均一系触媒で二欠損構造部位を
有するヘテロポリオキソメタレートアニオンの塩は、一
欠損や三欠損構造部位を有するものと比べて触媒活性が
高いこと、エポキシ化合物の選択率(BOのモル選択
率)が高いことが分かる。また、触媒調製時のpH(T
BABrを添加する直前のpH)と、ブテンオキシド
(BO)収率との関係を図1に示す。図1及び表5よ
り、触媒活性は、触媒調製時のpHに依存することが分
かる。From Table 5, it can be seen that the salt of the heteropolyoxometalate anion having a two-deficient structure site in a homogeneous catalyst has higher catalytic activity than that having a one- or three-deficiency structure site, and the selectivity of the epoxy compound is high. It can be seen that (the molar selectivity of BO) is high. In addition, the pH (T
The relationship between the pH immediately before the addition of BABr) and the butene oxide (BO) yield is shown in FIG. From FIG. 1 and Table 5, it can be seen that the catalyst activity depends on the pH at the time of catalyst preparation.
【0049】[0049]
【表5】 [Table 5]
【0050】実施例11
アリルアルコールのエポキシ化反応
蓋付き試験管にイオン交換水6ml、D−1(二欠損P
OMCs)触媒30mgを入れて触媒を溶解させ、基質
としてアリルアルコール1000μmol、35重量%
過酸化水素を200μmol仕込み、32℃の湯浴で2
4時間反応した。生成物はガスクロマトグラフで分析、
定量した。生成物の収率は仕込みの過酸化水素のモル数
と生成物のモル数の比率から計算した。生成物の選択率
は生成物の全モル数と各生成物のモル数の比率から算出
した。Example 11 Epoxidation reaction of allyl alcohol In a test tube with a lid, 6 ml of ion-exchanged water, D-1 (two deficient P
OMCs) 30 mg of catalyst was added to dissolve the catalyst, and 1000 μmol of allyl alcohol as a substrate, 35 wt%
Charge 200μmol of hydrogen peroxide, and 2 in a 32 ° C water bath.
Reacted for 4 hours. The product is analyzed by gas chromatography,
It was quantified. The yield of the product was calculated from the ratio of the number of moles of hydrogen peroxide charged and the number of moles of the product. Product selectivity was calculated from the ratio of the total number of moles of product to the number of moles of each product.
【0051】実施例12〜14
実施例11においてD−1触媒に変えて二欠損POMC
sであるD−2、D−3、D−4触媒を用いてアリルア
ルコールのエポキシ化反応を行った。反応時間24時間
後の結果を、表6にまとめた。なお、表6において、触
媒調製時のpHとは、触媒調製において塩化セシウムを
添加する直前のpHである。Examples 12 to 14 In Example 11, instead of the D-1 catalyst, two-defective POMC
The epoxidation reaction of allyl alcohol was carried out using the D-2, D-3, and D-4 catalysts of s. The results after 24 hours of reaction time are summarized in Table 6. In Table 6, the pH at the time of catalyst preparation is the pH immediately before the addition of cesium chloride in the catalyst preparation.
【0052】[0052]
【表6】 [Table 6]
【0053】表6より、均一系触媒で二欠損構造部位を
有するヘテロポリオキソメタレートアニオンの塩は、触
媒活性が高いこと、グリシドールのモル選択率が高いこ
とが分かる。また、触媒活性は、触媒調製時のpHに依
存することが分かる。It can be seen from Table 6 that the salt of the heteropolyoxometalate anion having a two-deficient structure site in a homogeneous catalyst has a high catalytic activity and a high glycidol molar selectivity. Further, it can be seen that the catalytic activity depends on the pH at the time of preparing the catalyst.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明は、上述の構成よりなるので、エ
ポキシ化合物を高収率で、しかも酸化剤の有効利用率を
向上させて製造する方法であり、各種の工業製品の製造
において用いる中間体や原料となるエポキシ化合物を供
給するための製造方法として有用な方法である。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention is a method for producing an epoxy compound in a high yield and with an improved effective utilization rate of an oxidant because it has the above-mentioned constitution, and is used in the production of various industrial products. It is a useful method as a manufacturing method for supplying an epoxy compound as a body or a raw material.
【図1】実施例において、触媒調製時のpHと、ブテン
オキシド(BO)収率との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing a relationship between pH at the time of catalyst preparation and butene oxide (BO) yield in Examples.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住田 康隆 大阪府吹田市西御旅町5番8号 株式会社 日本触媒内 (72)発明者 和田 正大 大阪府吹田市西御旅町5番8号 株式会社 日本触媒内 (72)発明者 水野 哲孝 東京都練馬区光が丘3−3−6−501 Fターム(参考) 4C048 AA01 BB07 BC02 CC01 UU03 XX02 4G069 AA06 BA27B BC59A BC60B BD05B BE01B BE17B BE32A BE32B CB73 DA02 4H039 CA63 CC40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yasutaka Sumita 5-8 Nishiomitabicho, Suita City, Osaka Prefecture Within Nippon Shokubai (72) Inventor Masahiro Wada 5-8 Nishiomitabicho, Suita City, Osaka Prefecture Within Nippon Shokubai (72) Inventor Tetsutaka Mizuno 3-3-6-501 Hikarigaoka, Nerima-ku, Tokyo F term (reference) 4C048 AA01 BB07 BC02 CC01 UU03 XX02 4G069 AA06 BA27B BC59A BC60B BD05B BE01B BE17B BE32A BE32B CB73 DA02 4H039 CA63 CC40
Claims (2)
する化合物を酸化剤により酸化させてエポキシ化合物を
製造する方法であって、該エポキシ化合物の製造方法
は、二欠損構造部位を有し、ヘテロ原子が珪素原子であ
るヘテロポリオキソメタレートアニオンの塩を均一系触
媒として使用することを特徴とするエポキシ化合物の製
造方法。1. A method for producing an epoxy compound by oxidizing a compound having at least one ethylenic double bond with an oxidizing agent, wherein the method for producing the epoxy compound has a bi-deficient structural site, and A process for producing an epoxy compound, which comprises using a salt of a heteropolyoxometallate anion having silicon atoms as a homogeneous catalyst.
ンは、下記一般式(1); [SiM10O36]q- (1) (式中、Mは、同一若しくは異なって、モリブデン又は
タングステン原子を表す。qは、正の整数である。)で
表されるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオン
であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ化合物
の製造方法。2. The heteropolyoxometallate anion has the following general formula (1); [SiM 10 O 36 ] q- (1) (wherein M is the same or different and represents a molybdenum or tungsten atom. q is a positive integer, and is a Keggin-type heteropolyoxometallate anion represented by the formula (1).
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Cited By (2)
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CN100412038C (en) * | 2004-10-27 | 2008-08-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Continuous reaction method and system for homogeneously catalyzed low-boiling-point olefin hydrogen peroxide oxidation |
WO2012018114A1 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | ナガセケムテックス株式会社 | Method for producing epoxy compound by oxidation |
-
2001
- 2001-11-08 JP JP2001343298A patent/JP2003146977A/en active Pending
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CN100412038C (en) * | 2004-10-27 | 2008-08-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Continuous reaction method and system for homogeneously catalyzed low-boiling-point olefin hydrogen peroxide oxidation |
WO2012018114A1 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | ナガセケムテックス株式会社 | Method for producing epoxy compound by oxidation |
JP2012036115A (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Nagase Chemtex Corp | Method of producing epoxy compound according to oxidation method |
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