(57)【要約】【課題】シクロアルカノンの選択性良く、シクロアルキルヒドロペルオキシドを高選択的にシクロアルカノンとシクロアルカノールに変換しうる方法を提供すること。【解決手段】シクロアルキルヒドロペルオキシドを含む液を、遷移金属水酸化物およびアルカリ水溶液と混合して、シクロアルキルヒドロペルオキシドを反応させることにより、シクロアルカノンおよびシクロアルカノールを製造する。上記遷移金属水酸化物としては、周期表６Ａ族、７Ａ族または８族の遷移金属を含むものが好ましい。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シクロアルキルヒドロペルオキシドを含む液を、遷移金属水酸化物およびアルカリ水溶液と混合して、シクロアルキルヒドロペルオキシドを反応させることを特徴とするシクロアルカノンおよびシクロアルカノールの製造方法。
【請求項２】
遷移金属水酸化物が周期表６Ａ族、７Ａ族または８族の遷移金属を含むものである請求項１記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シクロアルキルヒドロペルオキシドを分解して、シクロアルカノンおよびシクロアルカノールを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シクロアルキルヒドロペルオキシドをシクロアルカノンとシクロアルカノールに変換する反応は、産業上、有用な反応の一つであり、例えば、シクロヘキサンの酸素酸化によるＫＡオイル（シクロヘキサノンとシクロヘキサノールの混合物）製造プロセスにおいては、酸化反応混合物の後処理工程で行われている。この反応は、通常、シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液を金属触媒やアルカリ水溶液等と混合することにより行われ、これまでに数多くの方法が提案されている。
【０００３】
例えば、上記混合成分として、特開平８−３４７５１号公報には、鉄、コバルト、ニッケルまたは銅のトリアリールホスフィン錯体が、特開平９−７７７０４号公報には、ルテニウムまたはコバルトのハロゲン化物、有機酸塩、錯体等の化合物とＮ−置換イミダゾールとの組み合わせが、特開平９−１９４４０８号公報には、アルカリ金属水酸化物とアルカリ金属塩を含む水溶液が、特開平１０−１４４９号公報には、コバルトのハロゲン化物、有機酸塩、錯体等の化合物と４級アンモニウム塩またはピリジニウム塩との組み合わせが、それぞれ提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の方法では、シクロアルカノールよりも利用価値の高いシクロアルカノンをより多く得たい場合に、シクロアルカノンの選択率が必ずしも十分でなかったり、シクロアルカノンとシクロアルカノールの合計選択率が必ずしも十分でなかったりすることがあった。そこで本発明の目的は、シクロアルカノンの選択性良く、シクロアルキルヒドロペルオキシドを高選択的にシクロアルカノンとシクロアルカノールに変換しうる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】
本発明者等は鋭意研究を行った結果、シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液を特定の成分と混合して反応を行うことにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、シクロアルキルヒドロペルオキシドを含む液を、遷移金属水酸化物およびアルカリ水溶液と混合して、シクロアルキルヒドロペルオキシドを反応させることにより、シクロアルカノンおよびシクロアルカノールを製造する方法に係るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の方法に供されるシクロアルキルヒドロペルオキシドは、その炭素数が通常５〜２０、好ましくは５〜１０のものである。具体的には、例えば、シクロペンチルヒドロペルオキシド、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、シクロヘプチルヒドロペルオキシド、シクロオクチルヒドロペルオキシド、シクロノニルヒドロペルオキシド、シクロデシルヒドロペルオキシド、シクロドデシルヒドロペルオキシド、シクロペンタデシルヒドロペルオキシド、シクロヘキサデシルヒドロペルオキシド等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。
【０００７】
上記のシクロアルキルヒドロペルオキシドを含む液を、遷移金属水酸化物およびアルカリ水溶液と混合して反応を行い、シクロアルキルヒドロペルオキシドを対応するシクロアルカノンとシクロアルカノールに変換する。このようにシクロアルキルヒドロペルオキシド含有液を特定の成分で処理することにより、シクロアルカノンの選択性良く、シクロヘキサノンとシクロヘキサノールを高選択的に生成させることができる。
【０００８】
シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液としては、通常、シクロアルキルヒドロペルオキシドの濃度が０．１〜２０重量％程度のものが用いられれる。この含有液は、例えば、シクロアルキルヒドロペルオキシドを脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の有機溶媒に溶解させたものを用いてもよいし、対応するシクロアルカンを分子状酸素で液相接触酸化反応させることにより得られるシクロアルキルヒドロペルオキシドを含む反応混合物を用いてもよい。
【０００９】
なお、シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液として、上記の液相接触酸化反応による反応混合物を使用する場合、該混合物中には、通常、シクロアルキルヒドロペルオキシドと共に、未反応のシクロアルカンや、シクロアルカノン、シクロアルカノール、カルボン酸類、エステル類等の酸化生成物が含まれるが、これらは、該混合物を本発明の方法で処理した後、分離、回収することができ、その際、該混合物中に含まれていたシクロアルカノンやシクロアルカノールは、本発明の方法により生成したシクロアルカノンやシクロアルカノールとともに、分離、回収することができる。
【００１０】
シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液に混合される遷移金属水酸化物としては、例えば、水酸化クロム、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化コバルト、水酸化ニッケル、水酸化銅、水酸化ジルコニウム、水酸化ルテニウム、水酸化ロジウム、水酸化パラジウム、水酸化セリウム、水酸化白金等が挙げられ、必要に応じてそれらの２種以上を用いることもできる。中でも周期表６Ａ族、７Ａ族、８族の遷移金属の水酸化物が好適に用いられる。
【００１１】
遷移金属水酸化物の混合割合は、シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液に対して、金属として、通常０．００１〜１０重量ｐｐｍであり、好ましくは０．０１〜１重量ｐｐｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．２重量ｐｐｍである。
【００１２】
またシクロアルキルヒドロペルオキシド含有液に混合されるアルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのような金属水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウムのような金属炭酸塩；酢酸ナトリウム、酢酸カリウムのような金属酢酸塩等のアルカリを１種または２種以上含む水溶液が用いられる。この水溶液中のアルカリの濃度は、通常１〜５０重量％であり、好ましくは１０〜５０重量％、さらに好ましくは２０〜３０重量％である。
【００１３】
アルカリ水溶液の混合割合は、シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液に対して、通常０．１〜１０重量％である。また、シクロアルキルヒドロペルオキシド含有液中に、酸類やエステル類が含まれる場合には、この酸類やエステル類に対して、アルカリとして通常０．５〜５モル倍、好ましくは１〜３モル倍のアルカリ水溶液を混合するのが望ましい。
【００１４】
上記反応の温度は、通常２０〜２００℃であり、好ましくは５０〜１６０℃、さらに好ましくは８０〜１４０℃である。また反応圧力は、通常０．１〜３ＭＰａである。反応は回分式で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。
【００１５】
反応後の後処理操作については、公知の方法を適宜選択することができるが、例えば、反応混合物を油水分離し、得られた油層を蒸留に付することにより、シクロアルカノンとシクロアルカノールを分離することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００１７】
参考例１（シクロヘキシルヒドロペルオキシド含有液の調製）
１Ｌのオートクレーブに、シクロヘキサン２５２．５１ｇ、０．４７重量％のオクチル酸コバルト（ＩＩ）を含むシクロヘキサン０．０４４ｇ、シクロヘキサノン０．５１ｇ、およびシクロヘキサノール０．５２ｇを入れ、窒素雰囲気下、攪拌しながら、圧力０．９３ＭＰａ、温度１４０℃に調整した。この中に、窒素３００ｍｌ／分と空気１００ｍｌ／分の混合ガスを１時間吹き込んだ後、この混合ガスを空気１００ｍｌ／分に切り替え、徐々に流量を上げて４５分後に２７５ｍｌ／分とした。また、この切り替えと同時に、１．０重量ｐｐｍのオクチル酸コバルト（ＩＩ）を含むシクロヘキサンを４ｇ／分で、ならびに０．１重量％のシクロヘキサノンおよび０．１重量％のシクロヘキサノールを含むシクロヘキサンを１ｇ／分で、供給開始するとともに、供給速度とほぼ等速度で反応液の抜き出しを開始し、滞留時間１時間で連続的に５．５時間反応を行った。連続反応開始から１．５時間以降は、反応温度を１４５℃に調整し、また、連続反応開始から３．５時間以降は、抜き出した反応液を連続的に２００ｍＬのオートクレーブに導入し、その中で水０．２５ｍｌ／分と連続的に混合した後、油層と水層とに分離した。この油層をシクロヘキシルヒドロペルオキシド含有液として以下の例で使用した。
【００１８】
実施例１
参考例１で得られ、ここで使用した油層を直前に分析したところ、シクロヘキサン９６重量％、シクロヘキサノン１．３３重量％、シクロヘキサノール１．９２重量％、およびシクロヘキシルヒドロペルオキシド０．６７重量％であった。また、この油層にはカルボン酸類およびエステル類が合計で０．３６重量％含まれ、このうちシクロヘキシルエステル類はシクロヘキサノール換算で０．０３２重量％であった。２００ｍＬのオートクレーブに、この油層を５０．１４ｇ、この油層に対しコバルトとして０．１重量ｐｐｍとなる量の１０重量ｐｐｍ水酸化コバルト（ＩＩ）水溶液（０．８０ｇ）、およびカルボン酸類とエステル類の合計に対し、水酸化ナトリウムとして１．４モル倍となる量の２５重量％水酸化ナトリウム水溶液（０．４３ｇ）を入れ、窒素雰囲気下、１３０℃にて３０分間撹拌した。
【００１９】
得られた反応混合物を分析した結果、該反応混合物中には、シクロヘキサノン０．７８ｇ、シクロヘキサノール１．１０ｇ、シクロヘキシルヒドロペルオキシド０．０５ｇ、およびエステル類０．０１３ｇ（内シクロヘキシルエステル類はシクロヘキサノール換算で０．００７ｇ）が含まれていた。シクロヘキシルヒドロペルオキシドの転化率は８５％であり、シクロヘキシルヒドロペルオキシドを基準とするシクロヘキサノンの選択率は４８％、シクロヘキサノールの選択率は５２％であった。
【００２０】
比較例１
参考例１で得られ、ここで使用した油層を直前に分析したところ、シクロヘキサン９５重量％、シクロヘキサノン１．３２重量％、シクロヘキサノール１．９４重量％、およびシクロヘキシルヒドロペルオキシド０．７１重量％であった。また、この油層にはカルボン酸類およびエステル類が合計で０．３６重量％含まれ、このうちシクロヘキシルエステル類は、シクロヘキサノール換算で０．０３２重量％であった。２００ｍＬのオートクレーブに、この油層を５０．３２ｇ、この油層に対しコバルトとして０．１重量ｐｐｍとなる量の１００重量ｐｐｍ硫酸コバルト（ＩＩ）水溶液（０．２６ｇ）、およびカルボン酸類とエステル類の合計に対し、水酸化ナトリウムとして１．４モル倍となる量の２５重量％水酸化ナトリウム水溶液（０．４２ｇ）を入れ、窒素雰囲気下、１３０℃にて３０分間撹拌した。
【００２１】
得られた反応混合物を分析した結果、該反応混合物中には、シクロヘキサノン０．７６ｇ、シクロヘキサノール１．０６ｇ、シクロヘキシルヒドロペルオキシド０．１２ｇ、およびエステル類０．０２３ｇ（内シクロヘキシルエステル類はシクロヘキサノール換算で０．０１３ｇ）が含まれていた。シクロヘキシルヒドロペルオキシドの転化率は６６％であり、シクロヘキシルヒドロペルオキシドを基準とするシクロヘキサノンの選択率は４８％、シクロヘキサノールの選択率は３８％であった。
【００２２】
比較例２
２００ｍＬのオートクレーブに、参考例１で得られた油層（使用直前の分析結果は比較例１と同じである）を５０．００ｇ、この油層に対しコバルトとして０．１重量ｐｐｍとなる量の１００重量ｐｐｍ酢酸コバルト（ＩＩ）水溶液（０．２１ｇ）、およびカルボン酸類とエステル類の合計に対し、水酸化ナトリウムとして１．４モル倍となる量の２５重量％水酸化ナトリウム水溶液（０．４７ｇ）を入れ、窒素雰囲気下、１３０℃にて３０分間撹拌した。
【００２３】
得られた反応混合物を分析した結果、該反応混合物中には、シクロヘキサノン０．７７ｇ、シクロヘキサノール１．１０ｇ、シクロヘキシルヒドロペルオキシド０．０４ｇ、およびエステル類０．０１７ｇ（内シクロヘキシルエステル類はシクロヘキサノール換算で０．０１１ｇ）が含まれていた。シクロヘキシルヒドロペルオキシドの転化率は８８％であり、シクロヘキシルヒドロペルオキシドを基準とするシクロヘキサノンの選択率は４２％、シクロヘキサノールの選択率は４７％であった。
【００２４】
比較例３
２００ｍＬのオートクレーブに、参考例１で得られた油層（使用直前の分析結果は比較例１と同じである）を５０．３３ｇ、この油層に対しコバルトとして０．１重量ｐｐｍとなる量の２−エチルヘキサン酸コバルト（ＩＩ）のシクロヘキサン溶液（濃度５０重量ｐｐｍ、０．６３ｇ）、およびカルボン酸類とエステル類の合計に対し、水酸化ナトリウムとして１．４モル倍となる量の２５重量％水酸化ナトリウム水溶液（０．４４ｇ）を入れ、窒素雰囲気下、１３０℃にて３０分間撹拌した。
【００２５】
得られた反応混合物を分析した結果、該反応混合物中には、シクロヘキサノン０．７７ｇ、シクロヘキサノール１．１３ｇ、シクロヘキシルヒドロペルオキシド０．０２ｇ、およびエステル類０．０１６ｇ（内シクロヘキシルエステル類はシクロヘキサノール換算で０．００９ｇ）が含まれていた。シクロヘキシルヒドロペルオキシドの転化率は９４％であり、シクロヘキシルヒドロペルオキシドを基準とするシクロヘキサノンの選択率は３８％、シクロヘキサノールの選択率は５３％であった。
【００２６】
以上の結果を表１にまとめた。
【００２７】
【表１】
2004059515.tif 000002
【００２８】
この表に示されるように、硫酸コバルトを使用した比較例１では、シクロヘキサノンの選択率が４８％と高くなっているが、シクロヘキサノンとシクロヘキサノールの合計選択率は８６％に留まっている。一方、酢酸コバルトを使用した比較例２および２−エチルヘキサン酸コバルトを使用した比較例３では、シクロヘキサノンの選択率がそれぞれ４２％および３８％、またシクロヘキサノンとシクロヘキサノールの合計選択率がそれぞれ８９％および９１％に留まっている。これに対し、本発明に従って水酸化コバルトを使用した実施例１は、比較例２および３に比べて、シクロヘキサノンの選択率およびシクロヘキサノンとシクロヘキサノールの合計選択率をともに向上させており、また比較例１に比べては、シクロヘキサノンの選択率を同等に保ちながら、シクロヘキサノンとシクロヘキサノールの合計選択率を向上させている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、シクロアルカノンの選択性良く、シクロアルキルヒドロペルオキシドを高選択的にシクロアルカノンとシクロアルカノールに変換することができる。