JP5991521B2 - Method for producing carbonyl compound - Google Patents

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Description

本発明は、第1級アルコール又は第2級アルコールから、アルデヒド又はケトンを合成する、カルボニル化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a carbonyl compound, in which an aldehyde or a ketone is synthesized from a primary alcohol or a secondary alcohol.

アルデヒド、ケトン等のカルボニル化合物は、香料、医薬品、農薬等の中間体を得るために、工業的に有用であることが知られている。カルボニル化合物を製造する方法としては、アルコールを基質としてこれを酸化反応させる工程を備える方法が一般的である。例えば、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒の存在下に、アルコールからカルボニル化合物に変換する接触脱水素反応を利用した製造方法が知られている。この反応では、水素分子が生成する。
接触脱水素反応を用いる場合には、酸化剤を必要としない利点があるが、基質の構造によっては、副反応が併発する場合がある。具体的な副反応としては、ヒドロキシル基以外の他の官能基に対する酸化反応、生成した水素分子による他の官能基に対する還元反応、生成したカルボニル化合物によるアルドール反応等が挙げられる。
Carbonyl compounds such as aldehydes and ketones are known to be industrially useful for obtaining intermediates such as fragrances, pharmaceuticals, and agricultural chemicals. As a method for producing a carbonyl compound, a method comprising a step of oxidizing an alcohol as a substrate is common. For example, a production method using a catalytic dehydrogenation reaction in which an alcohol is converted to a carbonyl compound in the presence of a catalyst such as platinum, ruthenium, or rhodium is known. In this reaction, hydrogen molecules are generated.
When the catalytic dehydrogenation reaction is used, there is an advantage that an oxidant is not necessary, but side reactions may occur depending on the structure of the substrate. Specific examples of the side reaction include an oxidation reaction with respect to other functional groups other than the hydroxyl group, a reduction reaction with respect to other functional groups by the generated hydrogen molecules, an aldol reaction with the generated carbonyl compound, and the like.

特許文献1には、飽和第2級アルコールを、下記一般式(I)で表わされるハイドロタルサイトからなる担体と、このハイドロタルサイト担体に担持されたロジウムとを含む固体触媒の存在下、酸化剤を用いない条件で脱水素させて、飽和カルボニル化合物を製造する方法が開示されている。
[Mg8−ZAl(OH)16Z+[Xn− z/n]・mHO (I)
(式中、Zは0<Z≦4の実数であり、Xn−はアニオンとその電荷を表し、nは1≦n≦4の自然数であり、mは0≦m≦12の実数である。)
In Patent Document 1, a saturated secondary alcohol is oxidized in the presence of a solid catalyst containing a carrier composed of hydrotalcite represented by the following general formula (I) and rhodium supported on the hydrotalcite carrier. A method for producing a saturated carbonyl compound by dehydrogenation under a condition in which no agent is used is disclosed.
[Mg 8-Z Al Z ( OH) 16] Z + [X n- z / n] · mH 2 O (I)
(In the formula, Z is a real number of 0 <Z ≦ 4, X n− represents an anion and its charge, n is a natural number of 1 ≦ n ≦ 4, and m is a real number of 0 ≦ m ≦ 12. .)

また、非特許文献1には、Pt/TiOの存在下、水中にて芳香族アルコールに可視光を照射して、アルデヒドを合成する方法が開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a method for synthesizing an aldehyde by irradiating an aromatic alcohol with visible light in water in the presence of Pt / TiO 2 .

特開2008−246400JP2008-246400

Chem. Cat. Chem.3(2011) 127Chem. Cat. Chem. 3 (2011) 127

本発明の目的は、副反応を抑制しつつ、脱水素反応を円滑に進めて、カルボニル化合物を効率よく製造する方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a carbonyl compound by smoothly proceeding with a dehydrogenation reaction while suppressing side reactions.

本発明は、以下に示される。
1.第1級アルコール又は第2級アルコール(基質)と、Ru原子が担持され且つRh原子がドープされたSrTiO(触媒)と、水とを含む反応系に、可視光線を照射して、該アルコールをアルデヒド又はケトンに変換する工程(反応工程)を備える、カルボニル化合物の製造方法において、
上記反応系は、(1)pHが3〜5の範囲にある酸性水溶液のみを含む、又は、(2)pHが3〜5の範囲にある酸性水溶液と、双極子モーメントが1.0D以下の非極性溶媒とを含むことを特徴とする、カルボニル化合物の製造方法
2.上記非極性溶媒がトルエン又はヘキサンを含む上記1に記載のカルボニル化合物の製造方法。
3.上記酸性水溶液が、リン酸、硫酸又は塩酸の水溶液である上記1又は2に記載のカルボニル化合物の製造方法。
The present invention is shown below.
1. A reaction system comprising a primary alcohol or a secondary alcohol (substrate), SrTiO 3 (catalyst) supporting Ru atoms and doped with Rh atoms, and water is irradiated with visible light, and the alcohol is irradiated. In a method for producing a carbonyl compound, comprising a step (reaction step) of converting aldehyde into a aldehyde or ketone ,
The reaction system includes (1) only an acidic aqueous solution having a pH in the range of 3 to 5, or (2) an acidic aqueous solution having a pH in the range of 3 to 5 and a dipole moment of 1.0 D or less. The manufacturing method of a carbonyl compound characterized by including a nonpolar solvent .
2. 2. The method for producing a carbonyl compound according to 1 above, wherein the nonpolar solvent contains toluene or hexane .
3. 3. The method for producing a carbonyl compound according to 1 or 2 above, wherein the acidic aqueous solution is an aqueous solution of phosphoric acid, sulfuric acid or hydrochloric acid .

本発明によれば、副反応を抑制しつつ、脱水素反応を円滑に進めて、カルボニル化合物を効率よく製造することができる。反応を、50℃以下の低い温度で進めることができるので、プロセスの省エネルギー化を図ることができる。更に、使用した触媒は、反応工程の後、簡便な方法で分離除去できるので、生成したカルボニル化合物の精製を効率よく進めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a dehydrogenation reaction can be advanced smoothly, suppressing a side reaction, and a carbonyl compound can be manufactured efficiently. Since the reaction can proceed at a low temperature of 50 ° C. or lower, energy saving of the process can be achieved. Furthermore, since the used catalyst can be separated and removed by a simple method after the reaction step, purification of the produced carbonyl compound can proceed efficiently.

本発明は、第1級アルコール又は第2級アルコールと、Ru原子が担持され且つRh原子がドープされたSrTiOと、水とを含む反応系に、可視光線を照射して、該アルコールをアルデヒド又はケトンに変換する工程(以下、「反応工程」という。)を備えるカルボニル化合物の製造方法である(下記スキーム参照)。

Figure 0005991521
本発明において、反応工程の後、更に、カルボニル化合物を回収する工程、カルボニル化合物を精製する工程等を備えることができる。 The present invention irradiates visible light to a reaction system containing a primary alcohol or a secondary alcohol, SrTiO 3 on which Ru atoms are supported and doped with Rh atoms, and water. Or it is a manufacturing method of a carbonyl compound provided with the process (henceforth a "reaction process") converted into a ketone (refer the following scheme).
Figure 0005991521
In this invention, after the reaction process, the process of collect | recovering a carbonyl compound, the process of refine | purifying a carbonyl compound, etc. can be further provided.

上記反応工程において、1級アルコール又は2級アルコール(以下、「アルコール」と表記する)は、本発明に係る基質であり、1価アルコール及び多価アルコールのいずれでもよい。そして、飽和アルコール及び不飽和アルコールのいずれでもよく、脂肪族アルコール、脂環式アルコール及び芳香族アルコールのいずれでもよい。即ち、ビニル基、アルキニル基、フェニル基、ナフチル基、アリル基、シンナミル基、ゲラニル基、アルキル基、シクロアルキル基等の炭化水素基を有するアルコールを用いることができる。また、アルコールは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;アルコキシ基;エーテル結合;チオエーテル結合;エステル結合;カルボキシル基;カルボニル基;アルデヒド基;アミド結合;ニトロ基;シリル基;ニトロ基;アミノ基;ジアルキルアミノ基等を有する化合物であってもよい。更に、水又は有機溶剤への溶解性の可否も問わない。   In the reaction step, primary alcohol or secondary alcohol (hereinafter referred to as “alcohol”) is a substrate according to the present invention, and may be either monohydric alcohol or polyhydric alcohol. And any of saturated alcohol and unsaturated alcohol may be sufficient, and any of aliphatic alcohol, alicyclic alcohol, and aromatic alcohol may be sufficient. That is, an alcohol having a hydrocarbon group such as a vinyl group, an alkynyl group, a phenyl group, a naphthyl group, an allyl group, a cinnamyl group, a geranyl group, an alkyl group, or a cycloalkyl group can be used. Alcohols are halogen atoms such as fluorine atom, chlorine atom, bromine atom and iodine atom; alkoxy group; ether bond; thioether bond; ester bond; carboxyl group; carbonyl group; aldehyde group; amide bond; A compound having a nitro group, an amino group, a dialkylamino group, or the like. Furthermore, the solubility in water or an organic solvent is not questioned.

本発明において好ましく用いられるアルコールは、以下に例示される。
脂肪族アルコールとしては、1−デカノール、trans−シンナミルアルコール、ゲラニオール、ネロール、クロチルアルコール、2−デカノール等が挙げられる。
脂環式アルコールとしては、シクロオクタノール、シクロヘキサノール等が挙げられる。
芳香族アルコールとしては、ベンジルアルコール、2−メトキシベンジルアルコール、3−メトキシベンジルアルコール、4−メトキシベンジルアルコール、2,5−ジメトキシベンジルアルコール、4−トリイソプロピルシロキシベンジルアルコール、4−アセトキシベンジルアルコール、2−ブロモベンジルアルコール、3−ブロモベンジルアルコール、4−ブロモベンジルアルコール、4−メチルチオベンジルアルコール、4−アセチルベンジルアルコール、4−トリフルオロメチルベンジルアルコール、4−ニトロベンジルアルコール、4−ビニルベンジルアルコール、4−エチニルベンジルアルコール、α−メチル−4−メトキシベンジルアルコール、β−ナフチルメチルカルビノール等が挙げられる。
The alcohol preferably used in the present invention is exemplified below.
Examples of the aliphatic alcohol include 1-decanol, trans-cinnamyl alcohol, geraniol, nerol, crotyl alcohol, 2-decanol and the like.
Examples of the alicyclic alcohol include cyclooctanol and cyclohexanol.
Aromatic alcohols include benzyl alcohol, 2-methoxybenzyl alcohol, 3-methoxybenzyl alcohol, 4-methoxybenzyl alcohol, 2,5-dimethoxybenzyl alcohol, 4-triisopropylsiloxybenzyl alcohol, 4-acetoxybenzyl alcohol, 2 -Bromobenzyl alcohol, 3-bromobenzyl alcohol, 4-bromobenzyl alcohol, 4-methylthiobenzyl alcohol, 4-acetylbenzyl alcohol, 4-trifluoromethylbenzyl alcohol, 4-nitrobenzyl alcohol, 4-vinylbenzyl alcohol, 4 -Ethynyl benzyl alcohol, (alpha) -methyl-4-methoxy benzyl alcohol, (beta) -naphthylmethyl carbinol, etc. are mentioned.

上記反応工程において、Ru原子が担持され且つRh原子がドープされたSrTiO(以下、「Ru/SrTiO:Rh」と表記する)は、本発明に係る触媒であり、カルボニル化合物への高い変換効率を与える。このRu/SrTiO:Rhにおいて、Rh原子のドープ量は、SrTiOに対して、好ましくは0.5〜1.5モル%、より好ましくは1.0〜1.25モル%である。また、Ruの担持量は、Ru/SrTiO:Rhを100質量%とした場合に、好ましくは0.1〜1.5質量%、より好ましくは0.7〜1.0質量%である。 In the above reaction step, Ru atom-supported and Rh atom-doped SrTiO 3 (hereinafter referred to as “Ru / SrTiO 3 : Rh”) is a catalyst according to the present invention, and is highly converted to a carbonyl compound. Give efficiency. In this Ru / SrTiO 3 : Rh, the doping amount of Rh atoms is preferably 0.5 to 1.5 mol%, more preferably 1.0 to 1.25 mol% with respect to SrTiO 3 . The amount of Ru supported is preferably 0.1 to 1.5% by mass, more preferably 0.7 to 1.0% by mass, with Ru / SrTiO 3 : Rh being 100% by mass.

上記触媒の使用量は、触媒反応としてより実用的であることから、上記アルコール1モルに対して、好ましくは10〜35g、より好ましくは10〜30gである。   Since the usage-amount of the said catalyst is more practical as a catalytic reaction, Preferably it is 10-35g with respect to 1 mol of said alcohol, More preferably, it is 10-30g.

本発明に係る反応工程においては、水の存在が不可欠である。この「水」は、単に水であってよいし、基質(アルコール)ではない媒質を溶解させてなる水溶液であってもよい。本発明では、反応系は、(1)pHが3〜5の範囲にある酸性水溶液のみを含む、又は、(2)pHが3〜5の範囲にある酸性水溶液と、双極子モーメントが1.0D以下の非極性溶媒とを含むこととし、上記媒質として、水に溶解して酸性水溶液を与える化合物を用いる。尚、本発明においては、一般的な有機合成において、有機溶媒として用いられる化合物であって、水に溶解しない有機化合物を併用してもよい。以下、水又は水を含む混合液体を、「反応媒体」として説明する。 In the reaction process according to the present invention, the presence of water is essential. The “water” may be simply water or an aqueous solution in which a medium that is not a substrate (alcohol) is dissolved. In the present invention, the reaction system includes (1) only an acidic aqueous solution having a pH of 3 to 5 or (2) an acidic aqueous solution having a pH of 3 to 5 and a dipole moment of 1. A nonpolar solvent of 0D or less is contained, and a compound that dissolves in water to give an acidic aqueous solution is used as the medium. In the present invention, an organic compound that is used as an organic solvent in general organic synthesis and does not dissolve in water may be used in combination. Hereinafter, water or a mixed liquid containing water will be described as a “reaction medium”.

上記反応媒体のpH(25℃)は、反応性の観点から、3〜5である。
水に溶解して酸性水溶液を与える化合物としては、リン酸、硫酸、塩酸等が挙げられる。
The pH (25 ° C.) of the reaction medium is 3 to 5 from the viewpoint of reactivity.
Examples of the compound that dissolves in water to give an acidic aqueous solution include phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid and the like.

上記非極性溶媒は、双極子モーメントが1.0D以下の化合物であり、例えば、トルエン、ヘキサン等が特に好ましい。 The nonpolar solvent is a compound having a dipole moment of 1.0 D or less , and for example, toluene, hexane and the like are particularly preferable.

上記反応媒体が、非極性溶媒を含有する場合、その割合の上限は、反応性の観点から、反応媒体の全体に対して、好ましくは70質量%である。 When the said reaction medium contains a nonpolar solvent , the upper limit of the ratio is preferably 70 mass% with respect to the whole reaction medium from the viewpoint of reactivity.

上記反応媒体の使用量は、特に限定されないが、反応系におけるアルコールの使用量の割合が、反応媒体の全体に対して、0.5〜20質量%の範囲となるように選択することが好ましい。   The amount of the reaction medium used is not particularly limited, but is preferably selected so that the proportion of the alcohol used in the reaction system is in the range of 0.5 to 20% by mass with respect to the entire reaction medium. .

上記反応工程においては、アルコール、触媒及び水を含む反応系に、波長が420nm以上の可視光線が照射される。可視光線の光源は、特に限定されないが、キセノンランプ、クリプトンランプ等を用いることができる。使用する光源の種類によっては、必要に応じて、紫外線等の、短波長の光をカットするフィルターを用いてもよい。   In the reaction step, visible light having a wavelength of 420 nm or more is irradiated to a reaction system containing an alcohol, a catalyst, and water. The light source of visible light is not particularly limited, and a xenon lamp, a krypton lamp, or the like can be used. Depending on the type of light source used, a filter that cuts short-wavelength light such as ultraviolet rays may be used as necessary.

可視光線の照度は、特に限定されないが、反応性の観点から、好ましくは100,000〜300,000ルクス、より好ましくは150,000〜300,000ルクスである。   The illuminance of visible light is not particularly limited, but is preferably 100,000 to 300,000 lux, more preferably 150,000 to 300,000 lux from the viewpoint of reactivity.

上記反応工程における反応系の温度は、アルコールの種類により、適宜、選択されるが、好ましくは5℃〜50℃、より好ましくは5℃〜30℃である。反応を、加熱を伴わない温度(例えば、20℃〜27℃)で進めることができるという点で、プロセスの省エネルギー化を図ることができる。   Although the temperature of the reaction system in the said reaction process is suitably selected according to the kind of alcohol, Preferably it is 5 to 50 degreeC, More preferably, it is 5 to 30 degreeC. Energy saving of the process can be achieved in that the reaction can proceed at a temperature that does not involve heating (for example, 20 ° C. to 27 ° C.).

上記反応系の雰囲気は、通常、不活性ガス雰囲気であり、窒素ガス、アルゴンガス等を用いることが好ましい。尚、反応系に酸素ガスを含むと、カルボニル化合物の収率が低下する場合がある。   The atmosphere of the reaction system is usually an inert gas atmosphere, and it is preferable to use nitrogen gas, argon gas, or the like. In addition, when oxygen gas is included in the reaction system, the yield of the carbonyl compound may decrease.

尚、上記反応系は、少なくとも基質、触媒及び反応媒体を含むが、基質の種類によっては、基質が反応媒体の一部又は全部に溶解する場合、基質が反応媒体に全く溶解せず、基質、触媒及び反応媒体が独立して含まれる場合がある。いずれの場合も、反応系を撹拌しながら可視光線を照射してよいし、反応系を静置した状態で可視光線を照射してもよい。
即ち、本発明に係る反応工程では、反応系の形態に関わらず、反応系に可視光線を照射することにより、目的のアルデヒド又はケトンを得ることができる。また、一部の基質を除いてカルボニル基がカルボキシル基に変性することもない。
The reaction system includes at least a substrate, a catalyst, and a reaction medium. However, depending on the type of substrate, when the substrate is dissolved in part or all of the reaction medium, the substrate is not dissolved in the reaction medium at all. A catalyst and reaction medium may be included independently. In either case, visible light may be irradiated while stirring the reaction system, or visible light may be irradiated while the reaction system is left standing.
That is, in the reaction step according to the present invention, the target aldehyde or ketone can be obtained by irradiating the reaction system with visible light regardless of the form of the reaction system. Further, except for some substrates, the carbonyl group is not modified to a carboxyl group.

上記反応工程により得られた反応液には、通常、生成したカルボニル化合物、未反応のアルコール、触媒及び反応媒体が含まれる。カルボニル化合物を単離する場合には、上記反応液を、従来、公知の、濾過、蒸留、クロマト分離等を含む、回収工程又は精製工程に供すればよい。また、反応液に含まれる触媒は、再利用が可能であるので、カルボニル化合物を連続的に製造する場合には、同じ反応系を利用することができる。   The reaction solution obtained by the above reaction step usually contains the produced carbonyl compound, unreacted alcohol, catalyst and reaction medium. When isolating a carbonyl compound, the reaction solution may be subjected to a conventionally known recovery step or purification step including filtration, distillation, chromatographic separation, and the like. In addition, since the catalyst contained in the reaction solution can be reused, the same reaction system can be used when the carbonyl compound is continuously produced.

本発明の製造方法によれば、カルボニル化合物の収率は、好ましい態様において、好ましくは40%以上、より好ましくは60%以上、更に好ましくは80%以上とすることができる。尚、上記「収率」とは、基質として用いたアルコールのモル量に基づき算出される値である。   According to the production method of the present invention, in a preferred embodiment, the yield of the carbonyl compound is preferably 40% or more, more preferably 60% or more, and further preferably 80% or more. The “yield” is a value calculated based on the molar amount of alcohol used as a substrate.

以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に何ら制約されない。
尚、各実験例において触媒として用いた化合物を下記に示す。
(1)触媒A(Ru/SrTiO:Rh)
Rhを1.0モル%ドープさせたSrTiOに、Ruを0.7質量%担持させたもの
(2)触媒B(Pt/SrTiO:Rh)
Rhを0.2モル%ドープさせたSrTiOに、Ptを0.7質量%担持させたもの
(3)触媒C(Ru,Pt/NaNbO:Ir)
Irを0.5モル%ドープさせたNaNbOに、Ruを0.7質量%及びPtを1.0質量%担持させたもの
(4)触媒D(Ru/CuGaS
CuGaSに、Ruを1.7質量%担持させたもの
(5)触媒E(Ru/AgGaS
AgGaSに、Ruを1.0質量%担持させたもの
(6)触媒F(Pt/SrTiO:Ir)
Irを0.2モル%ドープさせたSrTiOに、Ptを0.3質量%担持させたもの
(7)触媒G(Pt/NaNbO:Ir)
Irを0.5モル%ドープさせたNaNbOに、Ptを0.3質量%担持させたもの
(8)触媒H(Ru/CuGaS
CuGaSに、Ruを1.0質量%担持させたもの
(9)触媒I(Ru/C)
Cに、Ruを5.0質量%担持させたもの
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.
In addition, the compound used as a catalyst in each experiment example is shown below.
(1) Catalyst A (Ru / SrTiO 3 : Rh)
What supported 0.7 mass% of Ru on SrTiO 3 doped with 1.0 mol% of Rh (2) Catalyst B (Pt / SrTiO 3 : Rh)
What supported 0.7 mass% of Pt on SrTiO 3 doped with 0.2 mol% of Rh (3) Catalyst C (Ru, Pt / NaNbO 3 : Ir)
What supported 0.7 mass% of Ru and 1.0 mass% of Pt on NaNbO 3 doped with 0.5 mol% of Ir (4) Catalyst D (Ru / CuGaS 2 )
CuGaS 2 supporting 1.7% by mass of Ru (5) Catalyst E (Ru / AgGaS 2 )
AgGaS 2 carrying 1.0% by mass of Ru (6) Catalyst F (Pt / SrTiO 3 : Ir)
What supported 0.3 mass% of Pt on SrTiO 3 doped with 0.2 mol% of Ir (7) Catalyst G (Pt / NaNbO 3 : Ir)
What supported 0.3 mass% of Pt on NaNbO 3 doped with 0.5 mol% of Ir (8) Catalyst H (Ru / CuGaS 2 )
CuGaS 2 carrying 1.0% by mass of Ru (9) Catalyst I (Ru / C)
C loaded with 5.0% by mass of Ru

実施例1
窒素ガスを封入したバルーンと、ホウ硅酸ガラス製の窓(厚さ2mm)とを装着したガラス製フラスコに、フッ素樹脂製の磁気撹拌子、5.3mgのRu/SrTiO:Rh(触媒A)、69mg(0.5mmol)の4−メトキシベンジルアルコール、5mLのリン酸水溶液(pH3.4)、及び、10mLのトルエン(双極子モーメント:0.36D)を、順次、収容した(25℃)。これらを撹拌して、4−メトキシベンジルアルコールがトルエンに溶解し、触媒が、トルエン層と水層との界面に分散しているのを確認した後、フラスコを密閉し、フラスコ全体をアルミニウム箔で覆った。そして、フラスコ内の減圧と窒素ガス導入とを5回繰り返し、フラスコ内を窒素ガス雰囲気とした。
次に、上記フラスコを、25℃の水浴中に配置し、フラスコ内の原料を撹拌しながら、キセノンランプ(出力300W)及びカットフィルターを用いて、420nmを超える波長の光を、ガラス窓を介して照射した(照度1.68×10ルクス)。尚、反応の追跡をガスクロマトグラフ・質量分析装置又はガスクロマトグラフ装置により行った。
24時間反応させた後、ミリポア社製メンブランフィルター(孔径0.45μm)により、濾別し、濾液の有機相(トルエン溶液)を回収するとともに、フィルター上の残渣及び濾液の水相を酢酸エチルで洗浄した。次いで、洗浄液(酢酸エチル溶液)と、上記濾液の有機相(トルエン溶液)とを組み合わせて、濃縮、乾燥し、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。内部標準として1,1,2,2−テトラクロロエタンを、測定溶媒として重クロロホルムを用いてH NMR測定を行い、収率92%を得た。

Figure 0005991521
Example 1
A glass flask equipped with a balloon filled with nitrogen gas and a window made of borosilicate glass (thickness 2 mm), a magnetic stirrer made of fluororesin, 5.3 mg of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A) ), 69 mg (0.5 mmol) of 4-methoxybenzyl alcohol, 5 mL of phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4), and 10 mL of toluene (dipole moment: 0.36D) were sequentially accommodated (25 ° C.). . These were stirred and 4-methoxybenzyl alcohol was dissolved in toluene, and after confirming that the catalyst was dispersed at the interface between the toluene layer and the aqueous layer, the flask was sealed, and the entire flask was covered with aluminum foil. Covered. And the pressure reduction in a flask and nitrogen gas introduction were repeated 5 times, and the inside of a flask was made into nitrogen gas atmosphere.
Next, the flask was placed in a 25 ° C. water bath, and light of a wavelength exceeding 420 nm was passed through a glass window using a xenon lamp (output 300 W) and a cut filter while stirring the raw materials in the flask. (Illuminance 1.68 × 10 5 lux). The reaction was traced by a gas chromatograph / mass spectrometer or a gas chromatograph.
After reacting for 24 hours, the mixture was filtered through a membrane filter (pore size: 0.45 μm) manufactured by Millipore, and the organic phase (toluene solution) of the filtrate was recovered. Washed. Subsequently, the washing liquid (ethyl acetate solution) and the organic phase (toluene solution) of the filtrate were combined and concentrated and dried to obtain 4-methoxybenzaldehyde. 1 H NMR measurement was performed using 1,1,2,2-tetrachloroethane as an internal standard and deuterated chloroform as a measurement solvent, and a yield of 92% was obtained.
Figure 0005991521

比較例1
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Pt/SrTiO:Rh(触媒B)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は5.8%であった。
Comparative Example 1
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Pt / SrTiO 3 : Rh (catalyst B) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 5.8%.

比較例2
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Ru,Pt/NaNbO:Ir(触媒C)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は3.4%であった。
Comparative Example 2
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Ru, Pt / NaNbO 3 : Ir (catalyst C) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 3.4%.

比較例3
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Ru/CuGaS(触媒D)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は2.8%であった。
Comparative Example 3
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Ru / CuGaS 2 (catalyst D) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 2.8%.

比較例4
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Ru/AgGaS(触媒E)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は1.4%であった。
Comparative Example 4
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1, except that Ru / AgGaS 2 (catalyst E) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 1.4%.

比較例5
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Pt/SrTiO:Ir(触媒F)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は6.9%であった。
Comparative Example 5
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Pt / SrTiO 3 : Ir (catalyst F) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 6.9%.

比較例6
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Pt/NaNbO:Ir(触媒G)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は1.8%であった。
Comparative Example 6
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Pt / NaNbO 3 : Ir (catalyst G) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 1.8%.

比較例7
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Ru/CuGaS(触媒H)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は1.4%であった。
Comparative Example 7
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Ru / CuGaS 2 (catalyst H) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 1.4%.

比較例8
Ru/SrTiO:Rh(触媒A)に代えて、Ru/C(触媒I)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は4.9%であった。
Comparative Example 8
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that Ru / C (catalyst I) was used instead of Ru / SrTiO 3 : Rh (catalyst A). The yield was 4.9%.

Figure 0005991521
Figure 0005991521

以下の実験(実施例2〜4及び比較例9〜10)では、溶媒を変えて、4−メトキシベンジルアルコールから4−メトキシベンズアルデヒドを製造した。   In the following experiments (Examples 2 to 4 and Comparative Examples 9 to 10), 4-methoxybenzaldehyde was produced from 4-methoxybenzyl alcohol by changing the solvent.

実施例2
トルエンに代えて、ヘキサン(双極子モーメント:0.0D)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は68%であった。
Example 2
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that hexane (dipole moment: 0.0D) was used instead of toluene. The yield was 68%.

参考例1
トルエンに代えて、ジクロロメタン(双極子モーメント:1.60D)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は26%であった。
Reference example 1
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that dichloromethane (dipole moment: 1.60 D) was used instead of toluene. The yield was 26%.

実施例
トルエンを不使用とした以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は77%であった。
Example 3
The same operation as in Example 1 was performed except that toluene was not used to obtain 4-methoxybenzaldehyde. The yield was 77%.

比較例9
リン酸水溶液(pH3.4)を不使用としたこと、即ち、トルエン10mLのみを用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は2%であった。
Comparative Example 9
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that the phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4) was not used, that is, only 10 mL of toluene was used. The yield was 2%.

比較例10
リン酸水溶液(pH3.4)及びトルエンを不使用とし、ジクロロメタン(双極子モーメント:1.60D)10mLのみを用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は1%未満であった。
Comparative Example 10
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4) and toluene were not used, and only 10 mL of dichloromethane (dipole moment: 1.60 D) was used. The yield was less than 1%.

Figure 0005991521
Figure 0005991521

以下の実験では、水のpH(25℃)を変化させて、4−メトキシベンジルアルコールから4−メトキシベンズアルデヒドを製造した。

Figure 0005991521
In the following experiment, 4-methoxybenzaldehyde was produced from 4-methoxybenzyl alcohol by changing the pH of water (25 ° C.).
Figure 0005991521

参考例2
リン酸水溶液(pH3.4)に代えて、リン酸水溶液(25℃におけるpH1.4)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は31%であった。
Reference example 2
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that a phosphoric acid aqueous solution (pH 1.4 at 25 ° C.) was used instead of the phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4). The yield was 31%.

参考例3
リン酸水溶液(pH3.4)に代えて、リン酸水溶液(25℃におけるpH5.3)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は57%であった。
Reference example 3
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that a phosphoric acid aqueous solution (pH 5.3 at 25 ° C.) was used instead of the phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4). The yield was 57%.

参考例4
リン酸水溶液(pH3.4)に代えて、水(25℃におけるpH7.0)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は59%であった。
Reference example 4
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that water (pH 7.0 at 25 ° C.) was used instead of the phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4). The yield was 59%.

参考例5
リン酸水溶液(pH3.4)に代えて、炭酸カリウム水溶液(25℃におけるpH8.2)を用いた以外は、実施例1と同じ操作を行い、4−メトキシベンズアルデヒドを得た。収率は56%であった。
Reference Example 5
4-methoxybenzaldehyde was obtained in the same manner as in Example 1 except that a potassium carbonate aqueous solution (pH 8.2 at 25 ° C.) was used instead of the phosphoric acid aqueous solution (pH 3.4). The yield was 56%.

Figure 0005991521
Figure 0005991521

以下の実験(実施例25)では、基質及び反応条件を変えて、カルボニル化合物を製造した。その結果を表4及び表5に示す。

Figure 0005991521
In the following experiments (Examples 4 to 25 ), carbonyl compounds were produced by changing the substrate and reaction conditions. The results are shown in Tables 4 and 5.
Figure 0005991521

Figure 0005991521
Figure 0005991521

Figure 0005991521
Figure 0005991521

本発明の製造方法により製造されたカルボニル化合物は、香料、医薬品、農薬等の製造原料等として好適である。   The carbonyl compound produced by the production method of the present invention is suitable as a raw material for producing fragrances, pharmaceuticals, agricultural chemicals and the like.

Claims (3)

第1級アルコール又は第2級アルコールと、Ru原子が担持され且つRh原子がドープされたSrTiOと、水とを含む反応系に、可視光線を照射して、該アルコールをアルデヒド又はケトンに変換する工程を備えるカルボニル化合物の製造方法において、
上記反応系は、(1)pHが3〜5の範囲にある酸性水溶液のみを含む、又は、(2)pHが3〜5の範囲にある酸性水溶液と、双極子モーメントが1.0D以下の非極性溶媒とを含むことを特徴とする、カルボニル化合物の製造方法
A reaction system containing primary alcohol or secondary alcohol, SrTiO 3 on which Ru atoms are supported and doped with Rh atoms, and water is irradiated with visible light to convert the alcohol into aldehyde or ketone. In the method for producing a carbonyl compound comprising the step of:
The reaction system includes (1) only an acidic aqueous solution having a pH in the range of 3 to 5, or (2) an acidic aqueous solution having a pH in the range of 3 to 5 and a dipole moment of 1.0 D or less. The manufacturing method of a carbonyl compound characterized by including a nonpolar solvent .
上記非極性溶媒がトルエン又はヘキサンを含む請求項1に記載のカルボニル化合物の製造方法。 The method for producing a carbonyl compound according to claim 1, wherein the nonpolar solvent contains toluene or hexane . 上記酸性水溶液が、リン酸、硫酸又は塩酸の水溶液である請求項1又は2に記載のカルボニル化合物の製造方法。 The method for producing a carbonyl compound according to claim 1 or 2, wherein the acidic aqueous solution is an aqueous solution of phosphoric acid, sulfuric acid or hydrochloric acid .
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