(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸又は有機酸の存在下、金属化合物、臭素又は沃素を触媒として用いることなく、二級アルコールのヒドロキシル基に対して、臭素酸換算で、０．４モル当量以上１モル当量未満の臭素酸又はその塩を酸化剤として用いて二級アルコールを酸化するケトンの製造方法。
【請求項２】
臭素酸又はその塩の使用量が、二級アルコールのヒドロキシル基に対して０．４〜０．８モル当量である請求項１記載のケトンの製造方法。
【請求項３】
二級アルコールが脂環族アルコールである請求項１記載のケトンの製造方法。
【請求項４】
有機酸が有機カルボン酸である請求項１記載のケトンの製造方法。
【請求項５】
塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸又は水溶性有機カルボン酸で調整した酸性条件下、金属化合物、臭素又は沃素を触媒として用いることなく、二級アルコールのヒドロキシル基に対して、臭素酸アルカリ金属塩０．４〜０．７モル当量を酸化剤として用いて二級アルコールを酸化し、対応するケトンと臭素とを生成させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二級アルコールを酸化して対応するケトンを製造する方法、特に工業的に入手が容易な二級アルコールを一段階でケトン類へ変換する改良方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルコールを酸化によりケトンへ変換する反応として、種々の酸化反応、例えば、クロム酸による酸化、二酸化マンガンによる酸化、スワン酸化に代表されるジメチルスルホキシドによる酸化、次亜ハロゲン酸塩やハロゲン酸塩による酸化、オペナウアー酸化に代表されるカルボニル化合物による酸化、セレン化合物による酸化、ルテニウムなどの遷移金属触媒による酸化などが知られている（日本化学会編，「実験化学講座  有機合成III −アルデヒド・ケトン・キノン−」，第４版，丸善（株），1991, 21巻, 196-240頁）。
【０００３】
これらの反応は、それぞれ酸化剤の種類に応じた特色を有している。しかし、クロム酸、二酸化マンガン、セレン化合物による酸化では、反応終了後、残留する有害な金属化合物を処理する必要がある。さらに、ジメチルスルホキシドによる酸化、オペナウアー酸化では、共酸化剤を必要とし、遷移金属触媒を用いる方法では、高価な触媒を用いる必要がある。
【０００４】
このような点から、酸化剤として次亜ハロゲン酸塩やハロゲン酸塩を用いて酸化するのが有利であり、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、ハロゲン酸又はこれらの塩を酸化剤として用いる反応が提案されている。特に、次亜ハロゲン酸塩、中でも次亜塩素酸ナトリウム（アンチホルミル）や次亜塩素酸カルシウム（サラシ粉）は、安価であり工業的にも入手が容易であるため、酸化剤として広く利用されている。例えば、特開平４−５９７４２号公報には、次亜塩素酸又はその塩により、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンを酸化し、対応するケトンである２，２−ビス（４−オキシシクロヘキシル）プロパンを得ることが開示されている。
しかし、次亜ハロゲン酸又はその塩を酸化剤とする反応では、酸化されるアルコールのヒドロキシル基に対して、次亜ハロゲン酸換算で、少なくとも等モル量の次亜ハロゲン酸又はその塩が必要である。すなわち、このような酸化反応を工業的に実施する場合、生成物１モルに対して、少なくとも最低１グラム原子分のハロゲンを含む化合物を処理し、無害化して排出する必要がある。
【０００５】
ハロゲン含有化合物の処理の負荷を軽減するためには、酸素／ハロゲン比が大きな亜ハロゲン酸、ハロゲン酸又はそれらの塩を酸化剤として用いるのが有利であると思われる。亜ハロゲン酸又はその塩を酸化剤として用いる場合、二級アルコールの選択的酸化に有用な亜臭素酸ナトリウムを用いる例が多い（日本化学会編，「実験化学講座  有機合成III −アルデヒド・ケトン・キノン−」，第４版，丸善（株），1991, 21巻, 219頁、および「有機合成化学協会誌」42巻，751頁(1984)）。また、亜臭素酸ナトリウムを用いて種々の二級アルコールをケトンへ変換する例も報告されている（影山，Synthesis（シンセシス），815頁, (1984)）。しかし、高い収率でケトンを得るためには、基質アルコールに対して、３モル当量という過剰量の亜臭素酸ナトリウムが使用されている。
【０００６】
一方、ハロゲン酸又はその塩を酸化剤として用いる場合、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸又はこれらの塩に比べて、その使用量が少量である。例えば、特開平１−３０５０５３号公報には、ルテニウム触媒、オニウム塩およびオルトリン酸塩の存在下、α−オキシエステル類を臭素酸塩により酸化し、α−ケトエステルを製造する方法が開示されている。しかし、この酸化系では、高価なルテニウム触媒を必要とするだけでなく、基質に対して２モル倍量の臭素酸塩を用いている。特開平２−１５７２４７号公報には、臭素酸塩とスルファミン酸とを用いて、１−アシルオキシ−３−クロロ−２−プロパノールを酸化し、１−アシルオキシ−３−クロロ−２−プロパノンを製造する方法が開示されている。この文献にも、基質に対して等モル以上の臭素酸塩の使用が好適であると記載されている。
【０００７】
さらに、臭素酸ナトリウム−臭化水素酸系を用いて、アルコールやエーテルからエステルの合成、シオールからラクトンの合成、二級アルコールからケトンの合成についても報告されている（Bulletin of the Chemical Society of Japan，59巻，77頁 (1986)）。この文献には、二級アルコールからケトンへの変換には、二級アルコールのヒドロキシル基に対して０．５モル当量の臭素酸ナトリウムを用いると、酸化反応がほぼ定量的に進行することが記載されている。さら、この文献に記載されている理論によると、理論的に最低必要な臭素酸ナトリウムの量は、酸化されるアルコールのヒドロキシル基に対して、０．３３モル当量である。しかし、この文献に記載の経路を経て反応が進行するためには、触媒量の臭化水素酸が必須である。さらに、この反応は水が生成する反応であるだけでなく、溶媒の一部として水が使用されている。そして、水の共存下では、臭化水素酸が装置材料に対して高い腐食性を有するため、臭化水素酸の使用は工業的に不利である。また、臭化水素酸は高価であり、毒性も高い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、少量の臭素酸又はその塩を用い、高い転化率および選択率で、二級アルコールから対応するケトン類を製造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、副生物の処理負荷を大きく低減できるとともに、装置材料の腐食を抑制でき、工業的に有利にケトンを製造できる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討の結果、特定の無機酸又は有機酸で調整した酸性条件下、臭素酸又はその塩で二級アルコールを酸化すると、臭素が生成するとともに、少量の臭素酸又はその塩で効率よく定量的に酸化できることを見いだし、さらに検討を重ねた結果、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明の方法では、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸又は有機酸の存在下、金属化合物、臭素又は沃素を触媒として用いることなく、二級アルコールのヒドロキシル基に対して、臭素酸換算で、０．４モル当量以上１モル当量未満の臭素酸又はその塩を酸化剤として用いて二級アルコールを酸化することによりケトンを製造する。
この反応において、臭素酸又はその塩の使用量は、二級アルコールのヒドロキシル基に対して０．４〜０．８モル当量程度であってもよく、二級アルコールは脂環族アルコールであってもよい。前記有機酸には有機カルボン酸などが含まれる。
さらに本発明の方法には、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸から選ばれた少なくとも一種の無機酸又は水溶性有機カルボン酸で調整した酸性条件下、金属化合物、臭素又は沃素を触媒として用いることなく、二級アルコールのヒドロキシル基に対して、臭素酸アルカリ金属塩０．４〜０．７モル当量を酸化剤として用いて二級アルコールを酸化し、対応するケトンと臭素とを生成させる方法も含まれる。
本明細書において、「二級アルコール」とは、少なくとも１個の二級ヒドロキシル基を有するアルコールを意味する。なお、二級アルコールを単に「アルコール」と称する場合がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の方法では、下記反応式で表されるように、二級アルコール（１）から対応するケトン（２）を生成させる。
【００１２】
【化１】
0003668540.tif 000002
（式中、Ｒ1 及びＲ2 は、同一又は異なって、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アラルキル基を示し、Ｒ1 及びＲ2 は互いに結合して非芳香族環を形成してもよい）
前記式において、Ｒ1 及びＲ2 で表されるアルキル基には、直鎖状又は分枝鎖状Ｃ1-20アルキル基（好ましくはＣ1-10アルキル基）が含まれ、アルケニル基には、例えば、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、イソプロペニル、ブテニル、ペンテニル基などのＣ2-10アルケニル基が含まれ、アルキニル基には、例えば、エチニル、プロピニル基などのＣ2-10アルキニル基が含まれる。
Ｒ1 及びＲ2 で表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどのＣ3-20シクロアルキル基（好ましくはＣ4-10シクロアルキル基）が含まれ、アラルキル基には、例えば、ベンジル、フェネチル基などのＣ6-12アリール−Ｃ1-4アルキル基などが含まれる。
【００１３】
二級アルコールには、二級ヒドロキシル基を有する一価アルコールや多価アルコールなどが含まれる。二級アルコールのうち一価アルコールには、例えば、２−プロパノール、２−ブタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、２−ヘプタノール、２−オクタノールなどの炭素数１〜２０程度の脂肪族アルコール；シクロペンタノール、シクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、３−メチルシクロヘキサノール、４−メチルシクロヘキサノール、４−ｔ−ブチルシクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロオクタノールなどの置換基（アルキル基など）を有していてもよい炭素数３〜１２程度の脂環族アルコール；１，１−ジフェニルメタノール、２−フェニル−２−エタノール、１，１−ジフェニルエタノールなどの芳香族アルコール；乳酸、リンゴ酸、酒石酸、マンデル酸、２−ヒドロキシ−４−フェニルブタン酸などのヒドロキシカルボン酸またはその塩などが含まれる。ヒドロキシカルボン酸はα−ヒドロキシカルボン酸である場合が多い。ヒドロキシカルボン酸の塩には、例えば、無機塩基との塩（アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩など）、有機塩基との塩（トリメチルアミン、トリエチルアミンなどのアミン類との塩など）が含まれる。
【００１４】
多価アルコールには、例えば、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，３−ヘキサンジオール、１，４−ヘキサンジオール、２，３−ヘキサンジオール、２，４−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、１，２−オクタンジオールなどの炭素数３〜２０程度の脂肪族多価アルコール；１，２−シクロペンタンジオール、１，３−シクロペンタンジオール、１，２−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，２−シクロヘプタンジオール、１，３−シクロヘプタンジオール、１，４−シクロヘプタンジオール、１，２−シクロオクタンジオール、１，３−シクロオクタンジオール、１，４−シクロオクタンジオール、１，５−シクロオクタンジオール、ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン、メントール、ボルネオールなどの脂環族多価アルコール；単糖類（例えば、トレオース、アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトースなど）、２〜１０の単糖単位を含むオリゴ糖類（例えば、スクロース、マルトース、ラクトースなどの２糖類；ラフィノースなどの３糖類など）、１１以上の単糖単位を含む多糖類（デンプン、可溶性デンプンなど）などの糖類；ペンタエリトリット、エリトリット、アラビット、キシリット、ソルビット、マンニット、イノシットなどの糖アルコール；ソルビットの分子内脱水縮合物（１，４−ソルビタン、３，６−ソルビタン、１，５−ソルビタン、１，４，３，６−ソルビドなど）、マンニットの分子内脱水縮合物（マンニタンなど）などの鎖状糖アルコールの分子内脱水縮合生成物；およびコレステロール、テストステロールなどのステロイド化合物などが含まれる。
【００１５】
これらの二級アルコールは、二重結合などの不飽和結合を有していてもよく、ハロゲン原子、アルコキシ基（例えば、Ｃ1-6 低級アルコキシ基）、カルボニル基、アシル基（例えば、Ｃ1-7 低級アシル基）、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基（例えば、Ｃ1-6 低級アルコキシ−カルボニル基）、アミノ基、アルキルアミノ基（例えば、モノ−又はジ−Ｃ1-4 アルキルアミノ基）や、前記カルボキシル基などの官能基を有するアルコールであってもよい。
【００１６】
ケトンの生成反応において、二級アルコールとしては、二級ヒドロキシル基を有する一価又は多価の脂肪族アルコール（例えば、Ｃ3-10アルコール又はＣ3-10ジオールなど）や、脂環族アルコール（例えば、Ｃ4-10シクロアルカン環を有する脂環族アルコールなど）、特に脂環族アルコールを用いる場合が多い。
【００１７】
本発明の特色は、特定の酸で調整した酸性条件下、前記臭素酸又はその塩とを組み合わせた反応系で、二級アルコールを酸化し、対応するケトンを得る点にある。前記酸としては、特定の無機酸、有機酸が使用される。無機酸には、塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸が含まれる。有機酸には、有機カルボン酸（例えば、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸などの飽和カルボン酸、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸などの飽和ジカルボン酸、マレイン酸などの不飽和ジカルボン酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸などのなどのオキシカルボン酸など）、スルホン酸（例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸など）が含まれる。有機酸のうち有機カルボン酸を用いる場合が多い。また、有機酸のうち、水溶性有機酸（例えば、水溶性有機カルボン酸）、特に酢酸などの飽和カルボン酸などを用いる場合が多い。これらの酸成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用でき、前記無機酸と有機酸とを組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
前記無機酸又は有機酸で調整される反応系は、酸性であればよく、ｐＨ７未満（例えば、０．１〜６程度）、好ましくはｐＨ５以下（例えば、０．５〜４程度）、さらに好ましくはｐＨ４以下（例えば、０．５〜３程度）である。なお、極度の強酸性条件では、基質や反応生成物が分解するなどの悪影響を及ぼす虞がある。
【００１９】
前記無機酸又は有機酸の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択でき、例えば、臭素酸又はその塩を臭素酸に換算したとき、臭素酸１モルに対して、１〜１０当量、好ましくは１〜５当量、さらに好ましくは１〜２．５当量程度であり、１〜１．２当量程度である場合が多い。ただし、これらの酸が反応条件下、液体である場合には溶媒として用いることもできる。また、遊離の臭素酸が存在し、反応系が十分に酸性である場合には、他の酸を用いてもよく、用いなくてもよい。
【００２０】
本発明で用いる臭素酸又はその塩は、式  Ｍ（ＢｒＯ3 ）n で表される。
（式中、Ｍは水素原子又は金属、ｎは１又は前記金属の価数を示す）
Ｍで表される金属の種類は、臭素酸の活性を損わない限り特に制限されず、例えば、Ｎａ，Ｋ，Ｌｉなどのアルカリ金属（周期表１Ａ族金属）、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａなどのアルカリ土類金属（周期表２Ａ族金属）、Ｓｃ，Ｙなどの周期表３Ａ族金属、Ｔｉ，Ｚｒなどの周期表４Ａ族金属、Ｖ、Ｎｂなどの周期表５Ａ族金属、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの周期表６Ａ族金属、Ｍｎ，Ｔｃなどの周期表７Ａ族金属、Ｆｅ，Ｒｕ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔなどの遷移金属（周期表８族金属）、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕなどの周期表１Ｂ族金属、Ｚｎ，Ｃｄなどの周期表２Ｂ族金属、Ａｌ，Ｇａなどの周期表３Ｂ族金属、Ｓｎ，Ｐｂなどの周期表４Ｂ族金属、Ｓｂ，Ｂｉなどの周期表５Ｂ族金属などが含まれる。好ましい金属Ｍは、水溶性臭素酸塩を形成する場合が多い。
【００２１】
好ましいＭには、水素原子又は１〜３価金属、例えば、アルカリ金属（ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム、バリウムなど）、アルミニウムなどの周期表３Ｂ族金属、銀などの周期表１Ｂ族金属などが含まれる。経済性および安全性などを考慮すると、前記Ｍはナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属である場合が多い。なお、アルカリ土類金属塩、銀塩などの難溶性塩を形成しやすい金属塩を用いると、反応溶媒から分離しやすく、分離精製操作が容易となるなどの利点が生じる場合もある。
ｎは１又は前記金属Ｍの価数であり、１〜３程度である場合が多い。
【００２２】
臭素酸又はその塩の具体例としては、例えば、臭素酸、臭素酸アルカリ金属塩（臭素酸ナトリウムＮａＢｒＯ3 、臭素酸カリウムＫＢｒＯ3 、臭素酸リチウムなど）、臭素酸アルカリ土類金属塩（臭素酸マグネシウム、臭素酸カルシウムなど）、臭素酸亜鉛、臭素酸アルミニウム、臭素酸銀などが挙げられる。これらの臭素酸又はその塩は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
二級アルコールの酸化には臭素酸を用いてもよいが、安定で取扱いが容易な臭素酸塩、特に臭素酸アルカリ金属を用いるのが有利である。
なお、前記臭素酸又はその塩は、反応系中で生成すればよく、例えば、臭素酸アルカリ金属塩は、対応するアルカリ金属水酸化物を含む水溶液に臭素を吹き込むことにより生成させてもよい。前記臭素酸又はその塩は、結晶などの固体、水溶液、又は適当な有機溶媒溶液として使用でき、水溶液として使用する場合が多い。
【００２３】
前記酸による酸性条件下、臭素酸又はその塩で二級アルコールを酸化すると、少量の臭素酸又はその塩で効率よく酸化でき、対応するケトンを高い収率で得ることができる。臭素酸又はその塩の使用量は、臭素酸換算で、例えば、基質二級アルコールのうち酸化されるべき二級ヒドロキシル基に対して０．４モル当量以上であって１モル当量未満、好ましくは０．４〜０．８モル当量、さらに好ましくは０．４〜０．７モル当量程度であり、０．４〜０．６モル当量程度である場合が多い。なお、一級ヒドロキシル基と二級ヒドロキシル基とを有する基質アルコールや、複数の二級ヒドロキシル基を有する基質アルコールにおいては、少なくとも酸化されるべき二級アルコール基に対して、前記の量の臭素酸又はその塩を使用すればよい。
なお、反応系において基質アルコールと臭素酸又はその塩の濃度は、反応操作性などを損わない限り特に制限されない。工業的に実施する場合には、基質アルコールの濃度０．０１〜１０モル／Ｌ、好ましくは０．０５〜５モル／Ｌ、さらに好ましくは０．０５〜１モル／Ｌ程度である。ただし、基質アルコールが反応条件下で液体である場合、基質アルコールの一部又は全部を溶媒として用いることも可能である。
【００２４】
このような反応では、前記二級アルコールに対応するケトンとともに臭素が生成するようである。そのため、本発明の方法は、従来の方法と異なり、次のような反応過程を経て進行するものと推測される。
0003668540.tif 000003
（式中、Ｍは前記金属、ｎは金属の価数、ＨＡは前記有機酸又は無機酸（プロトン酸）、Ａは共役塩基、Ｒ1およびＲ2は前記に同じ）
このような反応過程からすると、酸化されるべき二級ヒドロキシル基に対して０．４モル当量の臭素酸を用いることにより、酸化反応は、定量的に進行するはずであり、事実、少量の臭素酸又はその塩により酸化反応が高い転化率および選択率で進行する。
【００２５】
二級アルコールの酸化反応は、通常、液相で行なう場合が多く、溶媒の種類は反応に対して不活性であれば特に制限されない。二級アルコールの液相酸化は、臭素酸又はその塩が通常水溶性であるため、溶解性や取り扱い性などの点から、溶媒の少なくとも一部に水を用いるのが適当である。また、基質アルコールが水に対して不溶、微溶又は難溶である場合には、適当な有機溶媒を用いるのが好ましい。このような有機溶媒には、水に対して混和性又は相溶性を有し、反応に不活性な有機溶媒［例えば、アセトニトリル、ホルムミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ケトン類（アセトンなど）、エーテル類（ジオキサン、テトラヒドロフランなど）、低級カルボン酸（例えば、ギ酸、酢酸など）、三級アルコール（ｔ−ブタノールなど）またはこれらの混合溶媒］、水に対して非混和性であり、反応に不活性な有機溶媒［例えば、脂肪族炭化水素（ペンタン、ヘキサン、オクタンなど）、脂環族炭化水素（シクロヘキサンなど）、芳香族炭化水素（ベンゼン、トルエン、キシレンなど）、ハロゲン化炭化水素（塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタンなど）、ケトン類（メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）、エステル類（酢酸メチル、酢酸エチルなど）、エーテル類（ジエチルエーテルなど）又はこれらの混合溶媒など］が含まれる。
【００２６】
溶媒として、水と有機溶媒とを併用する場合、反応系が均一系又は不均一系（水相と有機溶媒相との二相系）のいずれであっても、反応は円滑に進行する。例えば、ｔ−ブチルアルコール／水を溶媒として、水に対して不溶な基質アルコール（例えば、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンなど）を酸化させると、反応が進行するにつれて、均一系から不均一系に移行するものの、反応は円滑に進行する。不均一系で反応させる場合、基質アルコールの溶解性などを考慮して、相間移動触媒（例えば、四級アンモニウム塩など）や界面活性剤などを併用してもよい。さらには、基質アルコールを溶媒として利用することもできる。
水と有機溶媒とを併用する場合、水と有機溶媒との割合は特に制限されない。臭素酸又はその塩、および基質アルコールを溶解するためには、例えば、体積比で、水／有機溶媒＝１／１００〜１００００／１００、好ましくは１０／１００〜１０００／１００、さらに好ましくは２０／１００〜５００／１００程度である。
【００２７】
酸化反応において、基質アルコールと臭素酸又はその塩の添加順序などは特に制限されず、全量の基質アルコールと全量の臭素酸又はその塩とを含む混合液系で反応させる方法、基質アルコールの溶液と、臭素酸又はその塩を含む溶液とをそれぞれ滴下する方法などであってもよいが、基質アルコールの溶液に臭素酸又は臭素酸塩を添加するのが操作性などの点から有利である。
本発明の酸化反応において、基質アルコールの種類にもよるが、反応系を特に加熱することなく比較的温和な条件であっても、高い転化率および選択率で反応が円滑に進行する場合が多いだけでなく、反応の進行に伴って発熱する。反応温度は、溶媒の沸点以下であれば特に制限されないが、反応系の除熱効率および加熱エネルギー効率を考慮すると、例えば、−１５０℃〜２５０℃、好ましくは−５０℃〜１５０℃、さらに好ましくは−２０℃〜１２０℃程度であり、２０〜１００℃程度である場合が多い。反応は、常圧又は加圧（例えば、１〜１０ａｔｍ程度）下で行なうことができるが、常圧下で反応させると工業的に有利である。
【００２８】
反応終了後、慣用の分離精製手段、例えば、蒸留、濃縮、溶媒抽出、再結晶、クロマトグラフィーなどにより、目的酸化生成物を容易に分離精製できる。なお、酸化反応による生成物が水に対して不溶性又は難溶性である場合、溶媒によっては、反応終了後に、相分離や沈殿物が生成する場合もあるが、本発明の方法では、転化率及び選択率が高いので、殆どの場合、簡単な抽出操作であっても目的生成物を高い純度で得ることができる。しかも、臭素酸又はその類の未反応物やこれらの分解物は、極めて高い水溶性を示すため、水洗などにより未反応物や不純物を簡単に除去できる。そのため、本発明の方法では、反応終了後、簡単な有機溶剤抽出と水洗浄とを組み合わせるだけで副生物を処理でき、目的とする生成物を高い収率及び高い純度で得ることができる。また、酸成分が特定の無機酸又は有機酸であるため、臭化水素酸を用いる従来の方法に比べて、反応装置などの腐食を抑制することもできる。
このように、本発明の方法では、温和な条件で、高い転化率及び選択率で二級アルコールからケトンを生成できるとともに、分離精製を含む後処理工程を極めて簡素化でき、簡単な操作でケトンを高い収率で得ることができる。そのため、工業的及び経済的に極めて有利にケトンを製造できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の方法では、特定の酸成分の存在下、臭素酸又はその塩で二級アルコールを酸化するため、少量の臭素酸又はその塩で、二級アルコールから対応するケトン類を高い転化率および選択率で製造できる。また、臭素酸又はその塩を用いることに加えて、その使用量が少量であるため、目的化合物の分離精製も容易であり、副生物の処理負荷を大きく低減できるとともに、装置材料の腐食を抑制でき、工業的および経済的に有利にケトンを製造できる。
【００３０】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン２．４０ｇ（１０ミリモル）と酢酸１６ｍｌとの溶液に、撹拌下、臭素酸ナトリウム１．５１ｇ（１０ミリモル）と水１２ｍｌとの溶液を１５分間に亘り滴下した。前記溶液の滴下にともなって臭素が生成し、反応混合液の温度が４９℃まで上昇した。滴下終了後、滴下時間も含めて４時間撹拌した。なお、反応系のｐＨは約４であった。
反応終了後、反応混合液をクロロホルム約５０ｍｌで３回抽出し、有機層を集めて、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過、濃縮したところ、２，２−ビス（４−オキシシクロヘキシル）プロパンが転化率１００％、収率８０％で得られた。なお、生成物の同定はスペクトルデータと文献値との対比により行ない、収率はＮＭＲスペクトルから算出した。
【００３１】
実施例２
２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン２．４０ｇ（１０ミリモル）とｔ−ブタノール１０ｍｌとの溶液に１．６７Ｎ塩酸６ｍｌ（ＨＣｌとして１０ミリモル）を添加し、この混合液に、撹拌下、臭素酸ナトリウム１．５１ｇ（１０ミリモル）と水１２ｍｌとの溶液を１５分間に亘り滴下した。前記溶液の滴下にともなって臭素が生成し、反応混合液の温度が５２℃まで上昇した。滴下終了後、滴下時間も含めて４時間撹拌した。なお、反応系のｐＨは約４であった。
反応終了後、実施例１と同様にして反応生成物を分離し定量したところ、２，２−ビス（４−オキシシクロヘキシル）プロパンが転化率１００％、収率９７％で得られた。
【００３２】
実施例３
塩酸に代えて、１．６７Ｎ硫酸６ｍｌ（Ｈ2ＳＯ4として５ミリモル）を用いる以外、実施例２と同様にして反応させたところ、臭素酸ナトリウム水溶液の滴下にともなって臭素が生成し、反応混合液の温度が５６℃まで上昇した。なお、反応系のｐＨは約１〜３であった。そして、実施例１と同様にして反応生成物を分離し定量したところ、２，２−ビス（４−オキシシクロヘキシル）プロパンが転化率１００％、収率９６％で得られた。
【００３３】
実施例４
２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンのｔ−ブタノール溶液に代えて、１，２−プロパンジオール０．７６ｇ（１０ミリモル）とアセトニトリル（１６ｍｌ）との溶液を用いる以外、実施例２と同様にして反応させた。滴下開始から反応終了時までの反応液のｐＨは約１であった。反応終了後、反応混合物を飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液で処理し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、ヒドロキシアセトンが収率３０％で得られた。
【００３４】
実施例５
２−ヒドロキシ−４−フェニルブタン酸カリウム塩（４ミリモル）および他のカルボン酸カリウム塩の混合物（合計２４．５ミリモル）を含む水溶液３８．１ｇと、アセトニトリル（１０ｍｌ）、３５％塩酸３．２３ｇ（ＨＣｌとして３１ミリモル）との混合液に、室温で、撹拌しながら、臭素酸ナトリウム０．３０ｇ（２ミリモル）および水（１２ｍｌ）の溶液を１５分間に亘り滴下した。滴下終了後、滴下時間を含めて４時間撹拌した。なお、反応系のｐＨは約２〜３であった。
反応終了後、反応混合物を実施例１と同様にして処理し、得られた濃縮物を液体クロマトグラフィーにより分析したところ、２−オキソ−４−フェニルブタン酸が収率４９％で得られた。
【００３５】
比較例
臭素酸ナトリウムに代えて、塩素酸ナトリウム１．０６ｇ（１０ミリモル）を用いる以外、実施例２と同様にして反応させたところ、反応系のｐＨが約１であったものの、反応が全く進行せず、原料の２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンの全量が回収された。