JP2018193340A - Method for producing sulfone compound - Google Patents
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Abstract
【課題】スルフィド化合物からスルホン化合物を効率的、かつ高い収率で製造する方法を提供する。【解決手段】一般式(1)で表されるスルフィド化合物を、2級アルコール、酸素を25体積%以上含む気体、アントラセンまたはその誘導体の存在下、40℃以上で光酸素酸化させることにより一般式(2)で表されるスルホン化合物を製造する。(式中、R1,R2は互いに独立して炭素数1〜6の有機基であり、S,R1およびR2が環を形成してもよい。)【選択図】図1A method for producing a sulfone compound from a sulfide compound in an efficient and high yield is provided. SOLUTION: The sulfide compound represented by the general formula (1) is subjected to photo-oxygen oxidation at 40 ° C. or higher in the presence of a secondary alcohol, a gas containing 25% by volume or more of oxygen, anthracene or a derivative thereof. The sulfone compound represented by (2) is produced. (In the formula, R 1 and R 2 are each independently an organic group having 1 to 6 carbon atoms, and S, R 1 and R 2 may form a ring.)
Description
本発明は、スルフィド化合物からスルホン化合物を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a sulfone compound from a sulfide compound.
ジメチルスルホンは、電解質、石油製品の抽出溶媒、高温反応溶媒、サプリメントなど幅広い用途に使用されている。ジメチルスルホンの一般的な合成方法は、ジメチルスルホキシドを過酸化水素水で酸化するものである(例えば特許文献1参照)。しかし、過酸化水素水は爆発性があり、消防法の危険物第6類(酸化性液体)に指定され、高濃度の水溶液は毒物および劇物取締法により指定された劇物であって輸送、取り扱い、貯蔵、譲渡に法規制を受けている。また、反応生成物のジメチルスルホンは水への溶解度が高いので、単離、精製するとき反応液から水を多量に留去する必要があり、多大なエネルギーコストがかかる。 Dimethyl sulfone is used in a wide range of applications such as electrolytes, extraction solvents for petroleum products, high-temperature reaction solvents, and supplements. A general method for synthesizing dimethylsulfone is to oxidize dimethylsulfoxide with aqueous hydrogen peroxide (see, for example, Patent Document 1). However, hydrogen peroxide water is explosive and is designated as a hazardous material class 6 (oxidizing liquid) under the Fire Service Act. High-concentration aqueous solution is a deleterious substance designated by the Poisonous and Deleterious Substances Control Law and is transported. , Subject to laws and regulations in handling, storage and transfer. Moreover, since the reaction product dimethyl sulfone has a high solubility in water, it is necessary to distill off a large amount of water from the reaction solution when it is isolated and purified, which entails a significant energy cost.
また、過酸化水素水を酸化剤として、スルホキシドを原料とするのでなく、スルフィドを原料として、スルホンを合成する方法も報告されている(非特許文献1参照)。しかし、過酸化水素を4当量以上と多量に使用するという問題があった。 In addition, a method for synthesizing sulfone using sulfide as a raw material instead of using hydrogen peroxide as an oxidizing agent and sulfoxide as a raw material has also been reported (see Non-Patent Document 1). However, there is a problem that hydrogen peroxide is used in a large amount of 4 equivalents or more.
そこで、より安全な酸化剤として、特許文献2は、酸素含有気体をナノバブルの形で供給し、色素増感剤の存在下での光照射により一重項酸素を発生させてスルフィドを光酸素酸化する方法を提案する。この方法は、スルフィドからスルホキシドを高い収率で製造することができるが、スルホン化合物を効率的に製造することはできなかった。
Therefore, as a safer oxidant,
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、スルフィド化合物からスルホン化合物を効率的、かつ高い収率で製造する方法を提供することにある。 In view of such problems, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a sulfone compound from a sulfide compound in a high yield.
本発明は、下記一般式(1)で表されるスルフィド化合物を、2級アルコール、酸素を25体積%以上含む気体、アントラセンまたはその誘導体の存在下、40℃以上で光酸素酸化することにより下記一般式(2)で表されるスルホン化合物を製造する方法である。
本発明の製造方法は、反応系内で酸素と2級アルコールから過酸化水素を生成し、この過酸化水素がスルフィド化合物を酸化しスルホン化合物を製造するワンポット合成であり、爆発等の危険性がなく安全であり、しかも短時間に、高収率でスルホン化合物が得られる。 The production method of the present invention is a one-pot synthesis in which hydrogen peroxide is produced from oxygen and secondary alcohol in a reaction system, and this hydrogen peroxide oxidizes a sulfide compound to produce a sulfone compound. The sulfone compound can be obtained in a high yield in a short time.
前記酸素を含む気体をファインバブルの形態で供給することにより、反応をより速くし、かつ高収率にすることができる。前記2級アルコールの炭素数は3〜6であるとよい。また前記一般式(2)で表されるスルホン化合物は、ジメチルスルホン、ジブチルスルホン、スルホラン、メチルフェニルスルホンまたはジフェニルスルホンであるとよい。 By supplying the gas containing oxygen in the form of fine bubbles, the reaction can be made faster and the yield can be increased. The secondary alcohol may have 3 to 6 carbon atoms. The sulfone compound represented by the general formula (2) is preferably dimethyl sulfone, dibutyl sulfone, sulfolane, methylphenyl sulfone or diphenyl sulfone.
更に本発明の製造方法は、炭素数1〜3の有機酸を存在させることにより、より高速かつ高収率にすることができる。このとき光酸素酸化を40〜80℃で行うとよく、2級アルコールおよび有機酸の体積比(2級アルコール/有機酸)が5/95〜98/2であるとよい。また有機酸を固体酸触媒に接触させた後、光酸素酸化を行うとよい。 Furthermore, the production method of the present invention can achieve higher speed and higher yield by the presence of an organic acid having 1 to 3 carbon atoms. At this time, the photooxygen oxidation is preferably performed at 40 to 80 ° C., and the volume ratio of the secondary alcohol and the organic acid (secondary alcohol / organic acid) is preferably 5/95 to 98/2. In addition, after bringing the organic acid into contact with the solid acid catalyst, photo-oxygen oxidation is preferably performed.
本発明は、スルフィド化合物からスルホン化合物を製造する方法であって、スルフィド化合物を、2級アルコール、アントラセンまたはその誘導体の存在下、40℃以上の温度で、酸素を25体積%以上含む気体を供給し光酸素酸化させることにより、スルホン化合物を製造する方法である。 The present invention relates to a method for producing a sulfone compound from a sulfide compound, wherein the sulfide compound is supplied with a gas containing 25% by volume or more of oxygen at a temperature of 40 ° C. or higher in the presence of a secondary alcohol, anthracene or a derivative thereof. This is a method for producing a sulfone compound by photo-oxygen oxidation.
スルフィド化合物は、下記一般式(1)で表される。
一般式(1)において、R1、R2は炭素数1〜6、好ましくは炭素数1〜4の有機基であり、互いに同じでも異なってもよい。また置換基を有する有機基でもよい。有機基として脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素が好ましく挙げられ、アルキル基、フェニル基がより好ましい。アルキル基としてメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられ、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基である。またS,R1およびR2が環を形成しても良く、例えばテトラヒドロチオフェンのような環構造が挙げられる。 In the general formula (1), R 1 and R 2 are organic groups having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, which may be the same or different. Moreover, the organic group which has a substituent may be sufficient. Preferred examples of the organic group include aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, and alkyl groups and phenyl groups are more preferable. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group are more preferable. S, R 1 and R 2 may form a ring, and examples thereof include a ring structure such as tetrahydrothiophene.
一般式(1)で表されるスルフィド化合物として、ジメチルスルフィド、ジブチルスルフィド、テトラヒドロチオフェン、チオアニソール、ジフェニルスルフィドが好ましく例示される。 Preferred examples of the sulfide compound represented by the general formula (1) include dimethyl sulfide, dibutyl sulfide, tetrahydrothiophene, thioanisole, and diphenyl sulfide.
本発明において、スルホン化合物は下記一般式(2)で表される。
一般式(2)において、S,R1およびR2は、前記一般式(1)のS,R1およびR2と同様である。
一般式(2)で表されるスルホン化合物として、ジメチルスルホン、ジブチルスルホン、スルホラン、メチルフェニルスルホン、ジフェニルスルホンが好ましく例示される。
In the general formula (2), S, R 1 and R 2, the general formula (1) S, is the same as R 1 and R 2.
Preferred examples of the sulfone compound represented by the general formula (2) include dimethyl sulfone, dibutyl sulfone, sulfolane, methylphenyl sulfone, and diphenyl sulfone.
本発明の製造方法において、反応溶媒として2級アルコールを使用する。2級アルコールは、光酸素酸化によりケトンおよび過酸化水素を生成し、過酸化水素がスルフィド化合物を酸化しスルホン化合物を生成する。2級アルコールの炭素数は3以上、好ましくは3〜6である。また単独または2種類以上の2級アルコールを混合しても良い。2級アルコールとして例えば2−プロパノール、2−ブタノール、シクロヘキサノールが好ましく挙げられ、2−プロパノールがより好ましい。 In the production method of the present invention, a secondary alcohol is used as a reaction solvent. Secondary alcohols produce ketones and hydrogen peroxide by photooxygen oxidation, and hydrogen peroxide oxidizes sulfide compounds to produce sulfone compounds. The secondary alcohol has 3 or more carbon atoms, preferably 3 to 6 carbon atoms. Moreover, you may mix individually or 2 or more types of secondary alcohol. Preferred examples of the secondary alcohol include 2-propanol, 2-butanol, and cyclohexanol, and 2-propanol is more preferable.
また反応溶媒として、2級アルコールと反応を阻害しない他の溶媒を混合しても良い。反応を阻害しない他の溶媒とは、メタノール、エタノール、t−ブタノールなどのアルコール類、アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、アセトニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル類が挙げられる。2級アルコールおよび他の溶媒との混合比率は、反応を阻害しない範囲であれば、特に限定されない。 Moreover, you may mix the other solvent which does not inhibit reaction with secondary alcohol as a reaction solvent. Other solvents that do not inhibit the reaction include alcohols such as methanol, ethanol and t-butanol, ketones such as acetone, 2-butanone and methyl isobutyl ketone, nitriles such as acetonitrile, ethers such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane Is mentioned. The mixing ratio with the secondary alcohol and other solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the reaction.
本発明の製造方法において、酸素を25体積%以上含む気体を使用する。25体積%以上の酸素を含む気体とは、酸素濃度が25体積%以上、好ましくは40〜100体積%である気体を表し、例えば酸素、酸素と空気の混合物、酸素と窒素のような不活性気体との混合物、酸素発生装置により空気から酸素濃度を高めた気体などが挙げられる。酸素濃度が25体積%未満である気体を使用すると、光酸素酸化が十分に進まずスルホン化合物の収率が低下する。 In the production method of the present invention, a gas containing 25% by volume or more of oxygen is used. The gas containing 25% by volume or more of oxygen represents a gas having an oxygen concentration of 25% by volume or more, preferably 40 to 100% by volume, and is inert, for example, oxygen, a mixture of oxygen and air, or oxygen and nitrogen. Examples thereof include a mixture with gas and a gas whose oxygen concentration is increased from air by an oxygen generator. If a gas having an oxygen concentration of less than 25% by volume is used, photooxygen oxidation does not proceed sufficiently and the yield of the sulfone compound decreases.
酸素を25体積%以上含む気体は、反応液中に供給するのが好ましく、より好ましくはファインバブルの形態で反応液中に供給するとよい。ファインバブルとは、直径が100μm以下の微細気泡であり、好ましくは直径が50μm以下であるとよい。一般に微細気泡は、その直径により、ミリバブル(直径1mm以上)、サブミリバブル(直径0.1mm以上1mm未満)、ファインバブル(直径0.1mm未満、すなわち100μm未満)に分類され、更にファインバブルはマイクロバブル(直径1μm以上100μm未満)、ウルトラファインバブル(直径1μm未満)に分類される。本発明では、酸素を25体積%以上含む気体をファインバブルの形態で反応液中に供給するのが好ましく、より好ましくはウルトラファインバブルの形態で供給するのがよい。ファインバブルは、通常の方法で供することができる。
A gas containing 25% by volume or more of oxygen is preferably supplied into the reaction solution, and more preferably supplied into the reaction solution in the form of fine bubbles. The fine bubbles are fine bubbles having a diameter of 100 μm or less, and preferably have a diameter of 50 μm or less. Generally, microbubbles are classified into millimeter bubbles (
酸素を25体積%以上含む気体の供給量は、特に限定されるものではなく、反応容器の大きさ、光の透過性、バブル発生装置の能力などを考慮して決めることができる。例えば、反応溶液が80mLの場合、酸素の供給量は0.1〜100mL/分が好ましく、1〜10mL/分が好ましい。酸素の供給量が0.1mL/分未満であると光酸素酸化が十分に進まず、スルホン化合物の収率が低下する虞がある。また酸素の供給量が100mL/分を超えると、反応に使用されない未反応の酸素が多量に残存し非効率になる虞がある。 The supply amount of the gas containing 25% by volume or more of oxygen is not particularly limited, and can be determined in consideration of the size of the reaction vessel, the light transmittance, the capability of the bubble generator, and the like. For example, when the reaction solution is 80 mL, the supply amount of oxygen is preferably 0.1 to 100 mL / min, and more preferably 1 to 10 mL / min. If the supply amount of oxygen is less than 0.1 mL / min, photooxygen oxidation does not proceed sufficiently and the yield of the sulfone compound may be reduced. Moreover, when the supply amount of oxygen exceeds 100 mL / min, a large amount of unreacted oxygen that is not used in the reaction may remain and become inefficient.
本発明において、光増感剤としてアントラセンまたはその誘導体を使用する。アントラセンおよびその誘導体は、無色から薄い灰色であり着色がなく脂溶性であるため、精製工程で水溶性のスルホン化合物と分離するのが容易であるという利点がある。 In the present invention, anthracene or a derivative thereof is used as a photosensitizer. Anthracene and its derivatives are colorless to light gray, have no coloring and are fat-soluble, and therefore have an advantage that they can be easily separated from a water-soluble sulfone compound in a purification process.
アントラセンの誘導体として、1つ以上の置換基を有するアントラセン、アントラキノンまたはアントラキノンの誘導体が好ましく挙げられる。またアントラキノンまたはアントラキノンの誘導体は、更に1つ以上の置換基を有してもよい。置換基としては、炭素数が1から6のアルキル基、カルボキシル基、ホルミル基、シアノ基が好ましい。アントラセンの誘導体としてはアントラセン−9−カルボン酸、アントラセン−1−カルボン酸、アントラセン−2−カルボン酸、9−シアノアントラセン、アントラキノン、アントラキノン−2−カルボン酸、2−アミルアントラキノンなどを好ましく挙げることができる。本発明の光増感剤として特にアントラセンが好ましい。 Preferred anthracene derivatives include anthracene, anthraquinone or anthraquinone derivatives having one or more substituents. The anthraquinone or anthraquinone derivative may further have one or more substituents. As the substituent, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a carboxyl group, a formyl group, or a cyano group is preferable. Preferred anthracene derivatives include anthracene-9-carboxylic acid, anthracene-1-carboxylic acid, anthracene-2-carboxylic acid, 9-cyanoanthracene, anthraquinone, anthraquinone-2-carboxylic acid, 2-amylanthraquinone, and the like. it can. Anthracene is particularly preferable as the photosensitizer of the present invention.
アントラセンまたはアントラセン誘導体の添加量は、スルフィド化合物に対するモル比で0.01〜0.5が好ましく、0.1〜0.3がより好ましい。アントラセンまたはアントラセン誘導体の添加量が少ないとスルホン化合物の収率が低くなる。また、アントラセンまたはアントラセン誘導体の添加量が多いと精製工程での除去が困難になり、コストが高くなる。 The amount of anthracene or anthracene derivative added is preferably 0.01 to 0.5, more preferably 0.1 to 0.3, in terms of a molar ratio to the sulfide compound. If the amount of anthracene or anthracene derivative added is small, the yield of the sulfone compound will be low. In addition, if the amount of anthracene or anthracene derivative added is large, removal in the purification step becomes difficult and the cost increases.
本発明の製造方法において、スルフィド化合物、2級アルコール、およびアントラセンまたはその誘導体を含む反応溶液中のスルフィド化合物の濃度は,0.01〜10mol/Lが好ましく,0.02〜1mol/Lが好ましい。 In the production method of the present invention, the concentration of the sulfide compound in the reaction solution containing the sulfide compound, secondary alcohol, and anthracene or a derivative thereof is preferably 0.01 to 10 mol / L, and preferably 0.02 to 1 mol / L. .
光酸素酸化の光源は、特に制限されるものではなく、例えば高圧、中圧または低圧水銀ランプ、キセノンランプのようなハロゲンランプ、LEDランプ、エキシマーランプ、蛍光灯、白熱電球等を用いることができる。 The light source for photo-oxygen oxidation is not particularly limited, and for example, a high-pressure, medium-pressure or low-pressure mercury lamp, a halogen lamp such as a xenon lamp, an LED lamp, an excimer lamp, a fluorescent lamp, an incandescent lamp, etc. can be used. .
光酸素酸化の反応温度は40℃以上であり、反応溶媒の沸点以下であるとよい。反応温度は、好ましくは40〜85℃、より好ましくは50〜82℃、更に好ましくは60〜80℃であるとよい。反応温度が40℃未満であると、スルホン化合物の収率が低くなる。 The reaction temperature of photooxygen oxidation is 40 ° C. or higher, and is preferably lower than the boiling point of the reaction solvent. The reaction temperature is preferably 40 to 85 ° C, more preferably 50 to 82 ° C, still more preferably 60 to 80 ° C. If the reaction temperature is less than 40 ° C., the yield of the sulfone compound will be low.
反応時間は、特に制限されるものではなく、例えば好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上、更に好ましくは5時間以上であるとよい。また反応時間は、好ましくは15時間以下、より好ましくは13時間以下、更に好ましくは10時間以下であるとよい。 The reaction time is not particularly limited, and is preferably, for example, preferably 1 hour or more, more preferably 3 hours or more, and further preferably 5 hours or more. The reaction time is preferably 15 hours or less, more preferably 13 hours or less, and even more preferably 10 hours or less.
本発明の製造方法は常圧で行うことができるが、反応速度を速くするため加圧しても良い。加圧する場合の圧力については特に限定されない。 The production method of the present invention can be carried out at normal pressure, but may be pressurized to increase the reaction rate. The pressure for pressurization is not particularly limited.
本発明において、光酸素酸化反応に有機酸を存在させることができる。有機酸を加えることにより反応が加速されるので、より温和な条件でスルホン化合物を得ることができ、しかも収率をより高くすることができる。有機酸としては炭素数1〜3のカルボン酸が好ましく、ギ酸、酢酸、プロピオン酸が例示され、ギ酸、酢酸が好ましく、酢酸がより好ましい。カルボン酸存在下では過酸化水素により過カルボン酸が生成して酸化剤として働き、反応が加速される。 In the present invention, an organic acid can be present in the photooxygen oxidation reaction. Since the reaction is accelerated by adding the organic acid, the sulfone compound can be obtained under milder conditions, and the yield can be further increased. As the organic acid, a carboxylic acid having 1 to 3 carbon atoms is preferable, and formic acid, acetic acid and propionic acid are exemplified, formic acid and acetic acid are preferable, and acetic acid is more preferable. In the presence of a carboxylic acid, percarboxylic acid is generated by hydrogen peroxide and acts as an oxidant, accelerating the reaction.
有機酸の添加量は、2級アルコールに対する有機酸の混合比率として決めることができる。2級アルコールおよび有機酸の体積比(2級アルコール/有機酸)は、好ましくは5/95〜98/2、より好ましくは10/90〜90/10、更に好ましくは20/80〜80/20であるとよい。2級アルコールおよび有機酸の体積比(2級アルコール/有機酸)が5/95未満、または98/2を超えると、スルホン化合物の収率が低くなる。 The addition amount of the organic acid can be determined as a mixing ratio of the organic acid to the secondary alcohol. The volume ratio of the secondary alcohol and the organic acid (secondary alcohol / organic acid) is preferably 5/95 to 98/2, more preferably 10/90 to 90/10, still more preferably 20/80 to 80/20. It is good to be. When the volume ratio of the secondary alcohol and the organic acid (secondary alcohol / organic acid) is less than 5/95 or more than 98/2, the yield of the sulfone compound is lowered.
有機酸を添加する場合、反応速度を更に速くするため、有機酸を固体酸触媒に接触させ、光酸素酸化に供することが好ましい。固体酸触媒は、反応系に添加してもよいし、若しくはファインバブルを発生させる反応液の循環経路の途中に固体酸触媒を配置し、反応液中の有機酸と接触するようにしても良い。固体酸触媒としては、シリカゲル、アルミナ、ゼオライト、ヘテロポリ酸、弱酸性イオン交換樹脂、強酸性イオン交換樹脂が挙げられ、特に強酸性イオン交換樹脂が好ましい。強酸性イオン交換樹脂は、ベンゼンスルホン酸型イオン交換樹脂が例示される。このような強酸性イオン交換樹脂の具体的な例として、三菱化学社製「ダイヤイオン」SKシリーズ、同「ダイヤイオン」PKシリーズ、オルガノ社製「アンバーライト」IR−120B、同「アンバーリスト」15、ダウケミカル社製「ダウエックス」50Wシリーズ、などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちより好ましいものは、オルガノ社製「アンバーリスト」15である。また、これらの強酸性イオン交換樹脂の複数を混合して使用することもできる。固体酸触媒の添加量は、有機酸の重量の0.01〜1重量倍が好ましく、0.1〜0.5重量倍がより好ましい。固体酸触媒の添加量をこのような範囲にすることにより、スルホン化合物の収率をより高くすることができる。 When adding an organic acid, in order to further increase the reaction rate, it is preferable that the organic acid is brought into contact with a solid acid catalyst and subjected to photo-oxygen oxidation. The solid acid catalyst may be added to the reaction system, or a solid acid catalyst may be disposed in the middle of the reaction liquid circulation path for generating fine bubbles so as to come into contact with the organic acid in the reaction liquid. . Examples of the solid acid catalyst include silica gel, alumina, zeolite, heteropoly acid, weakly acidic ion exchange resin, and strongly acidic ion exchange resin, and strong acid ion exchange resin is particularly preferable. Examples of strongly acidic ion exchange resins include benzenesulfonic acid type ion exchange resins. As specific examples of such strongly acidic ion exchange resins, “Diaion” SK series, “Diaion” PK series, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “Amberlite” IR-120B, manufactured by Organo Corporation, “Amberlist” 15 and “Dowex” 50W series manufactured by Dow Chemical Co., but are not limited thereto. Among these, “Amberlyst” 15 manufactured by Organo Corporation is more preferable. Moreover, a plurality of these strongly acidic ion exchange resins can be mixed and used. The addition amount of the solid acid catalyst is preferably 0.01 to 1 times by weight of the weight of the organic acid, and more preferably 0.1 to 0.5 times by weight. By making the addition amount of a solid acid catalyst into such a range, the yield of a sulfone compound can be made higher.
反応系において有機酸を固体酸触媒に接触することにより反応温度をより低くすることができる。例えば反応温度を好ましくは40〜80℃、より好ましくは55〜75℃にしても反応時間を長くすることなく、スルホン化合物の収率を高くすることができる。 The reaction temperature can be further lowered by bringing the organic acid into contact with the solid acid catalyst in the reaction system. For example, even when the reaction temperature is preferably 40 to 80 ° C., more preferably 55 to 75 ° C., the yield of the sulfone compound can be increased without increasing the reaction time.
本反応で得られたスルホン化合物は通常の方法で精製することができる。精製の前処理として、アントラセンまたはその誘導体を反応液から除去することが好ましい。これらを除去する方法としては、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの有機溶媒による抽出、イオン交換樹脂、シリカゲル、活性炭、アルミナなどの吸着剤による吸着分離などが好ましい。前処理した反応液からスルホン化合物を単離する精製方法としては蒸留、昇華、晶析、カラムクロマト精製などの方法により精製できる。分離した反応溶媒、触媒は廃棄しても良いし、回収して再利用しても良い。 The sulfone compound obtained by this reaction can be purified by a usual method. As a pretreatment for purification, it is preferable to remove anthracene or a derivative thereof from the reaction solution. As a method for removing these, extraction with an organic solvent such as hexane, heptane, cyclohexane, adsorption separation with an adsorbent such as ion exchange resin, silica gel, activated carbon, and alumina is preferable. As a purification method for isolating the sulfone compound from the pretreated reaction solution, it can be purified by methods such as distillation, sublimation, crystallization, and column chromatography purification. The separated reaction solvent and catalyst may be discarded, or recovered and reused.
以下、実施例を参照して本発明を更に具体的に説明するが,本発明がそれらの実施例に限定されるものではない。
スルホン化合物は、ガスクロマトグラフィーにより以下の条件で測定した。
・使用機器 島津製作所社製GC−2010(FID)
・カラム ジーエルサイエンス社製TC−17 0.25mm×30m、膜厚0.50μm
・キャリアガス N2 129.2kPa
・カラム昇温条件 80℃×5分→5℃/分→150℃→20℃/分→250℃
・注入口温度 250℃
・検出器温度 250℃
・FID Air 400ml/分、 H2 40ml/分
メークアップ 30ml/分
・スプリット比 39
・注入量 1.0μl
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely with reference to an Example, this invention is not limited to those Examples.
The sulfone compound was measured by gas chromatography under the following conditions.
-Equipment used: Shimadzu Corporation GC-2010 (FID)
Column TC-17 manufactured by GL Sciences Inc. 0.25 mm × 30 m, film thickness 0.50 μm
Carrier gas N 2 129.2kPa
Column heating conditions 80 ° C x 5 minutes → 5 ° C / min → 150 ° C → 20 ° C / min → 250 ° C
・ Inlet temperature 250 ℃
・ Detector temperature 250 ℃
· FID Air 400ml / min, H 2 40ml / minute
Makeup 30ml / min, split ratio 39
・ Injection volume 1.0μl
実施例1
図1は、実施例1で使用する反応装置の概念図であり、以下の構成からなる。
ファインバブル発生装置:MA3FS(株式会社アスプ製)
気体流量制御装置:デジタルマスフローコントローラーMQV9005(アズビル社製)
内部照射型光化学反応装置(100W高圧水銀灯):UVL−100HA(理工科学産業株式会社製)
Example 1
FIG. 1 is a conceptual diagram of a reactor used in Example 1, and has the following configuration.
Fine bubble generator: MA3FS (manufactured by Asp Corporation)
Gas flow control device: Digital mass flow controller MQV9005 (manufactured by Azbil Corporation)
Internal irradiation type photochemical reactor (100W high-pressure mercury lamp): UVL-100HA (manufactured by Riko Kagaku Sangyo Co., Ltd.)
図1において、内部照射型光化学反応装置4は光源5および反応溶液を収容し、反応溶液はパイプを通してファインバブル発生装置3との間を循環する。酸素源1は酸素ボンベであり、気体流量制御装置2が酸素ガスの流量を制御し、所定流量でファインバブル発生装置3へ供給する。ファインバブル発生装置3は、循環する反応液中にファインバブルの形態で酸素ガスを発生させ、反応液と共に内部照射型光化学反応装置4の反応液中に送る。ファインバブル発生装置3は、5nm以上1μm未満の直径を有するバブルの数が、全バブルの数に対し、90%以上であり、ウルトラファインバブルである。内部照射型光化学反応装置4内の反応液は、スルフィド化合物、2級アルコール、アントラセンまたはその誘導体、および酸素ガスを含み、光源5から光照射を受け、スルフィド化合物をスルホン化合物へ光酸素酸化する。
In FIG. 1, an internal irradiation type photochemical reaction device 4 contains a
実施例1の製造方法は、内部照射型光化学反応装置4内に、ジメチルスルフィド 0.30g(4.8mmol)、アントラセン 0.17g(0.96mmol、ジメチルスルフィドの20mol%)を2−プロパノール 80mLに溶解させて収容した。55℃にて、酸素をウルトラファインバブルとして5mL/分で供給しつつ,光源を反応溶液中に浸漬させて光照射を行った。ウルトラファインバブル形態の酸素を供給しながら反応液を5時間循環した。ジメチルスルホン(DMSO2)の収率はガスクロマトグラフィーで分析し、以下の式で算出した。
収率(%)=[(反応溶液中のDMSO2濃度)/(収率100%の際のDMSO2濃度)]×100
なお、(反応溶液中のDMSO2濃度)は、ガスクロマトグラフィーのDMSO2の面積カウント数から絶対検量により算出した。
結果を表1に示した。
In the production method of Example 1, 0.30 g (4.8 mmol) of dimethyl sulfide and 0.17 g of anthracene (0.96 mmol, 20 mol% of dimethyl sulfide) were added to 80 mL of 2-propanol in the internal irradiation type photochemical reaction apparatus 4. Dissolved and stored. At 55 ° C., while supplying oxygen as ultrafine bubbles at 5 mL / min, the light source was immersed in the reaction solution and irradiated with light. The reaction solution was circulated for 5 hours while supplying oxygen in the form of ultrafine bubbles. The yield of dimethyl sulfone (DMSO 2 ) was analyzed by gas chromatography and calculated by the following formula.
Yield (%) = [(DMSO 2 concentration in the reaction solution) / (DMSO 2 concentration when 100% yield)] × 100
The (DMSO 2 concentration in the reaction solution) was calculated by absolute calibration from the area count number of DMSO 2 in gas chromatography.
The results are shown in Table 1.
実施例2
図2は、実施例2で使用する反応装置の概念図であり、ファインバブル発生装置3から内部照射型光化学反応装置4へ戻る循環経路の途中に固体酸触媒層6を配置し、反応液中の有機酸が固体酸触媒と接触するようにしたこと以外は、図1の反応装置と同様の構成からなる。
Example 2
FIG. 2 is a conceptual diagram of the reaction apparatus used in Example 2, in which a solid
実施例2の製造方法は、内部照射型光化学反応装置4内に、ジメチルスルフィド 0.37g(6mmol)、アントラセン 0.21g(1.2mmol、ジメチルスルフィドの20mol%)を2−プロパノール 75mL、酢酸25mLに溶解させて収容した。75℃にて、酸素をウルトラファインバブルとして5mL/分で供給しつつ,光源を反応溶液中に浸漬させて光照射を行った。アンバーリスト15(オルガノ社製)を固体酸触媒層6に5g充填し、反応容器に入る前の循環経路に設置し、反応液中の有機酸が固体酸触媒と接触するようにした。ウルトラファインバブル形態の酸素を供給しながら反応液を2時間循環したところ原料であるジメチルスルフィドが消失した。ジメチルスルホン(DMSO2)の収率はガスクロマトグラフィーで分析した。結果を表1に示した。
In the production method of Example 2, dimethyl sulfide 0.37 g (6 mmol), anthracene 0.21 g (1.2 mmol, 20 mol% of dimethyl sulfide) were added to 75 mL of 2-propanol and 25 mL of acetic acid. And dissolved. While supplying oxygen as ultrafine bubbles at 5 mL / min at 75 ° C., the light source was immersed in the reaction solution and irradiated with light. Amberlyst 15 (manufactured by Organo Co., Ltd.) was filled in 5 g of the solid
実施例3
反応温度を55℃、反応時間を4時間に変更したこと以外は実施例2と同様にして、ジメチルスルフィドを光酸素酸化してジメチルスルホンを製造した。結果を表1に示した。
Example 3
Dimethylsulfone was produced by photooxidation of dimethyl sulfide in the same manner as in Example 2 except that the reaction temperature was changed to 55 ° C. and the reaction time was changed to 4 hours. The results are shown in Table 1.
実施例4
スルフィド化合物をジブチルスルフィド 0.88g(6mmol)に変更したこと以外は実施例2と同様にして、ジブチルスルフィドを光酸素酸化してジブチルスルホンを製造した。ジブチルスルホンの収率はガスクロマトグラフィーで分析し、以下の式で算出した。
収率(%)=[(反応溶液中のジブチルスルホン濃度)/(収率100%の際のジブチルスルホン濃度)]×100
なお、(反応溶液中のジブチルスルホン濃度)は、ガスクロマトグラフィーのジブチルスルホンの面積カウント数から絶対検量により算出した。結果を表1に示した。
Example 4
Dibutylsulfone was produced by photooxidation of dibutylsulfide in the same manner as in Example 2 except that the sulfide compound was changed to 0.88 g (6 mmol) of dibutylsulfide. The yield of dibutyl sulfone was analyzed by gas chromatography and calculated by the following formula.
Yield (%) = [(dibutylsulfone concentration in the reaction solution) / (dibutylsulfone concentration at 100% yield)] × 100
The (dibutyl sulfone concentration in the reaction solution) was calculated by absolute calibration from the area count of dibutyl sulfone in gas chromatography. The results are shown in Table 1.
実施例5
スルフィド化合物をテトラヒドロチオフェン 0.53g(6mmol)に、反応時間を3時間に変更したこと以外は実施例2と同様にして、テトラヒドロチオフェンを光酸素酸化してスルホランを製造した。スルホランの収率はガスクロマトグラフィーで分析し、以下の式で算出した。
収率(%)=[(反応溶液中のスルホラン濃度)/(収率100%の際のスルホラン濃度)]×100
なお、(反応溶液中のスルホラン濃度)は、ガスクロマトグラフィーのスルホランの面積カウント数から絶対検量により算出した。結果を表1に示した。
Example 5
A sulfolane was produced by photooxidation of tetrahydrothiophene in the same manner as in Example 2 except that the sulfide compound was changed to 0.53 g (6 mmol) of tetrahydrothiophene and the reaction time was changed to 3 hours. The yield of sulfolane was analyzed by gas chromatography and calculated by the following formula.
Yield (%) = [(sulfolane concentration in the reaction solution) / (sulfolane concentration at 100% yield)] × 100
The (sulfolane concentration in the reaction solution) was calculated by absolute calibration from the area count of sulfolane in gas chromatography. The results are shown in Table 1.
実施例6
スルフィド化合物をチオアニソール 0.75g(6mmol)に、反応時間を3時間に変更したこと以外は実施例2と同様にして、チオアニソールを光酸素酸化してメチルフェニルスルホンを製造した。メチルフェニルスルホンの収率はガスクロマトグラフィーで分析し、以下の式で算出した。
収率(%)=[(反応溶液中のメチルフェニルスルホン濃度)/(収率100%の際のメチルフェニルスルホン濃度)]×100
なお、(反応溶液中のメチルフェニルスルホン濃度)は、ガスクロマトグラフィーのメチルフェニルスルホンの面積カウント数から絶対検量により算出した。結果を表1に示した。
Example 6
Methylphenylsulfone was produced by photo-oxidizing thioanisole in the same manner as in Example 2 except that the sulfide compound was changed to 0.75 g (6 mmol) of thioanisole and the reaction time was changed to 3 hours. The yield of methylphenylsulfone was analyzed by gas chromatography and calculated by the following formula.
Yield (%) = [(Methylphenylsulfone concentration in reaction solution) / (Methylphenylsulfone concentration at 100% yield)] × 100
The (methylphenylsulfone concentration in the reaction solution) was calculated by absolute calibration from the area count number of methylphenylsulfone by gas chromatography. The results are shown in Table 1.
比較例1
比較例1として、2級アルコールを添加せずに過酸化水素を生成しない光酸素酸化反応の例を示す。比較例1では図1の概念図で表される反応装置を使用する。
比較例1の製造方法は、内部照射型光化学反応装置4内に、チオアニソール1.2g(10mmol)をメタノール100mLに溶解させて収容した。酸素源1は空気ボンベであり、30℃にて空気をウルトラファインバブルとして3mL/分で供給しつつ、光源を反応溶液中に浸漬させて光照射を行った。反応液を6時間循環し、ウルトラファインバブル形態の空気を継続して供給したところ原料であるチオアニソールがほぼ消失した。ガスクロマトグラフィーで分析した結果、メチルフェニルスルホンは生成しておらず、メチルフェニルスルホキシドが70%の収率で生成しているのみであった。
以上のように過酸化水素を生成しない光酸素酸化反応ではスルフィドからスルホンを効率的に製造することはできない。
Comparative Example 1
As Comparative Example 1, an example of a photooxygen oxidation reaction that does not generate hydrogen peroxide without adding a secondary alcohol is shown. In Comparative Example 1, the reaction apparatus represented by the conceptual diagram of FIG. 1 is used.
In the production method of Comparative Example 1, 1.2 g (10 mmol) of thioanisole was dissolved in 100 mL of methanol and stored in the internal irradiation type photochemical reaction device 4. The
As described above, in the photo-oxygen oxidation reaction that does not generate hydrogen peroxide, sulfone cannot be efficiently produced from sulfide.
本発明のスルフィド化合物の酸化によりスルホン化合物を製造する方法は、過酸化水素を原材料として使用しないので、爆発等の危険性がなく安全であり、短時間、かつ高収率でスルホン化合物が得られる。本製造方法により得られたスルホン化合物は、電解質、サプリメント、石油製品の抽出溶媒、高温反応溶媒として利用できる。 The method for producing a sulfone compound by oxidation of the sulfide compound of the present invention does not use hydrogen peroxide as a raw material, and therefore is safe without danger of explosion and the like, and the sulfone compound can be obtained in a short time and in a high yield. . The sulfone compound obtained by this production method can be used as an electrolyte, a supplement, an extraction solvent for petroleum products, and a high-temperature reaction solvent.
1 酸素源
2 気体流量制御装置
3 ファインバブル発生装置
4 内部照射型光化学反応装置
5 光源
6 固体酸触媒層
DESCRIPTION OF
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017099472A JP2018193340A (en) | 2017-05-19 | 2017-05-19 | Method for producing sulfone compound |
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| JP2018193340A true JP2018193340A (en) | 2018-12-06 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2018193340A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112439440A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 中国石油化工股份有限公司 | Nano nitrogen-carbon material and preparation method thereof, and catalytic oxidation method of thioether |
-
2017
- 2017-05-19 JP JP2017099472A patent/JP2018193340A/en active Pending
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| CN112439440A (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-05 | 中国石油化工股份有限公司 | Nano nitrogen-carbon material and preparation method thereof, and catalytic oxidation method of thioether |
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