JP3228695B2 - Method for selecting solid catalyst for etherification reaction and method for producing ether compound - Google Patents
Method for selecting solid catalyst for etherification reaction and method for producing ether compoundInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エーテル化反応用
固体触媒の選択方法およびエーテル化合物の製造方法に
関する。[0001] The present invention relates to a method for selecting a solid catalyst for an etherification reaction and a method for producing an ether compound.
【0002】[0002]
【従来の技術】下記式2. Description of the Related Art
【0003】[0003]
【化1】 Embedded image
【0004】を有するカルボキシメトキシコハク酸(C
MOS)の生分解性塩(特にナトリウム塩)は無リンの
洗剤ビルダーとして有用であり、そして、この化合物は
無水マレイン酸とグリコール酸とを反応させることによ
り得られることは知られている(ケミカル・アブストラ
クト、75、89458(1971))。この反応は触
媒として水溶性の水酸化カルシウム(Ca(OH)2)を用いる
均一系反応であり、生成物はカルシウム塩となっている
ことから、反応終了後には炭酸ナトリウム(Na2CO3)を添
加して、炭酸カルシウム(CaCO3)を沈澱させ、目的とす
るCMOSのナトリウム塩からろ過により分離する工程
が必須である。なお、上記文献には、水酸化カルシウム
の代わりに、亜鉛、ストロンチウム、バリウムおよびマ
グネシウムの水酸化物も使用できることが記載されてい
る。Carboxymethoxysuccinic acid (C)
It is known that biodegradable salts (especially sodium salts) of MOS) are useful as phosphorus-free detergent builders, and that this compound is obtained by reacting maleic anhydride with glycolic acid (chemicals). -Abstract, 75, 89458 (1971)). This reaction is a homogeneous reaction using water-soluble calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as a catalyst.Since the product is a calcium salt, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) To precipitate calcium carbonate (CaCO 3 ) and to separate from the target CMOS sodium salt by filtration. In addition, the above-mentioned literature describes that a hydroxide of zinc, strontium, barium and magnesium can be used instead of calcium hydroxide.
【0005】また、上記と同じ均一系反応において、触
媒としてカルシウムイオンの代わりにランタノイド系元
素のイオンが使用できることが報告されている(J.C
hem.Soc.Dalton Trans.,272
3−2728(1988))。すなわち、水性媒体中で
グリコール酸ナトリウムとマレイン酸ジナトリウムとを
三塩化ランタン(LaCl3)の存在下に反応させることで、
CMOSのランタン塩を得ることができるとされてい
る。このため、目的とするCMOSのナトリウム塩を得
るためには、イオン交換樹脂などを用いて反応生成物か
らランタンイオンを分離する必要がある。In the same homogeneous reaction as described above, it has been reported that a lanthanoid-based ion can be used as a catalyst instead of calcium ion (JC).
hem. Soc. Dalton Trans. , 272
3-2728 (1988)). That is, by reacting sodium glycolate and disodium maleate in an aqueous medium in the presence of lanthanum trichloride (LaCl 3 ),
It is said that a lanthanum salt of CMOS can be obtained. Therefore, in order to obtain a target sodium salt of CMOS, it is necessary to separate lanthanum ions from reaction products using an ion exchange resin or the like.
【0006】上述のように、従来の方法は均一系反応で
あるため、反応終了後にカルシウムイオンやランタンイ
オンなどを分離する工程が必須である。しかし、このよ
うな分離操作を行うと、製造工程が増加し、ひいては製
造コストのアップとなることから、工業的な実施に際し
ては、このような使用触媒の分離にかかわる工程を省く
ことが望ましい。本発明者らは、既に、上記のような従
来の均一系反応における不可避的な欠点を解決し、触媒
分離にかかわる特段の工程を経ずに、簡便な方法によ
り、CMOSなどのエーテル化合物を製造することがで
きる固体触媒として、希土類元素の酸化物、希土類元素
のリン酸塩(但し、ランタンのリン酸塩を除く)、希土
類元素のホスホン酸塩、またはリン酸基を有する樹脂基
体に希土類元素を担持したエーテル化反応用固体触媒
や、希土類の水酸化物(I)、前記(I)の部分脱水
物、前記(I)の水酸基の一部をリン酸基で置換した化
合物(II)および前記(II)の部分脱水物からなる群よ
り選ばれた少なくとも1種を含んでなるエーテル化反応
用固体触媒を出願している(特願平8−226298号
および特願平8−298997号)。As described above, since the conventional method is a homogeneous reaction, a step of separating calcium ions, lanthanum ions and the like after the completion of the reaction is essential. However, if such a separation operation is performed, the number of production steps is increased, and the production cost is increased. Therefore, it is desirable to omit such a step relating to the separation of the used catalyst in industrial practice. The present inventors have already solved the inevitable drawbacks of the conventional homogeneous reaction as described above, and have been able to produce an ether compound such as CMOS by a simple method without a special step relating to catalyst separation. Examples of the solid catalyst that can be used include rare earth oxides, rare earth phosphates (excluding lanthanum phosphates), rare earth phosphonates, and rare earth elements on a resin base having a phosphate group. , A rare earth hydroxide (I), a partially dehydrated product of the above (I), a compound (II) in which a part of the hydroxyl group of the above (I) is substituted with a phosphoric acid group, and An application has been made for a solid catalyst for an etherification reaction comprising at least one selected from the group consisting of the partial dehydrates of the above (II) (Japanese Patent Application Nos. 8-226298 and 8-298997). .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】エーテル化合物の製造
に用いられる新規な固体触媒の探索に当たっては、これ
まで触媒活性と触媒の化学構造との相関関係が十分に解
明されていないため、種々の化学構造を有する化合物を
固体触媒として入手して、その触媒活性の有無等を調べ
る実験を実際に行う必要があった。したがって、数多く
の化合物の中から、触媒活性の高い新規な固体触媒を見
出すのは煩雑であり、非常に困難であった。化学反応が
進行するか否かを予測する手段として、福井らの「フロ
ンティア電子理論」が有名である。これは分子の化学反
応が、分子中のどの位置に、どのような速さで起こるか
を、分子軌道を用いて明らかにした理論であり、現在で
は、各種化学反応の予測に用いられている。In the search for a novel solid catalyst used in the production of ether compounds, the correlation between the catalytic activity and the chemical structure of the catalyst has not been sufficiently elucidated so far. It was necessary to obtain a compound having a structure as a solid catalyst and actually conduct an experiment for examining the presence or absence of its catalytic activity. Therefore, it has been cumbersome and very difficult to find a novel solid catalyst having high catalytic activity from a large number of compounds. As a means for predicting whether a chemical reaction proceeds, Fukui et al.'S Frontier Electron Theory is famous. This is a theory that uses molecular orbitals to clarify where and how quickly a chemical reaction of a molecule occurs in a molecule, and is currently used to predict various chemical reactions. .
【0008】そこで、本発明の目的の一つは、煩雑な実
験を行うことなく分子軌道計算によって、エーテル化反
応を簡便、かつ効率よく行うことを可能とする固体触媒
を選択する方法を提供することにある。本発明の他の目
的は、上記固体触媒の存在下に、水酸基を有する有機化
合物と不飽和カルボン酸化合物またはエポキシ化合物と
を反応させて、対応するエーテル化合物を、簡便、かつ
効率よく製造する方法を提供することにある。Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a solid catalyst capable of performing an etherification reaction simply and efficiently by a molecular orbital calculation without performing complicated experiments.
It is to provide a method of selecting . Another object of the present invention is a method for producing a corresponding ether compound simply and efficiently by reacting an organic compound having a hydroxyl group with an unsaturated carboxylic acid compound or an epoxy compound in the presence of the solid catalyst. Is to provide.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討し
た結果、金属原子およびこの金属原子に結合した非金属
原子とを有する金属化合物のそれぞれの分子軌道に注目
し、それら分子軌道の方向性や電子状態等と、エーテル
化反応の触媒活性との間に強い相関関係があるという知
見を得て、本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明のエーテル化反応用固体触媒の評価方法は、金属原子
とこの金属原子に結合した非金属原子とを含む金属化合
物(但し、ランタンのリン酸塩を除く。)を必須成分と
し、下記製造方法(1)に用いられる触媒の評価方法で
あって、前記金属化合物の分子軌道を求め、前記金属原
子上の最低空軌道(LUMO)と、前記非金属原子上の
最高被占軌道(HOMO)およびその次の被占軌道(H
OMO -1 )と、を備え、前記最低空軌道(LUMO)
と、前記最高被占軌道(HOMO)またはその次の被占
軌道(HOMO -1 )の何れか1つとが方向性を有する金
属化合物を選択する。製造方法(1):水酸基を有する
有機化合物と、不飽和カルボン酸化合物とを反応させ
る、エーテル化合物の製造方法 Means for Solving the Problems The present inventors have studied diligently.
As a result, the metal atom and the non-metal bonded to this metal atom
Attention to the molecular orbitals of metal compounds with atoms
And the direction of the molecular orbitals, the electronic state, etc.
That there is a strong correlation between the catalytic activity of
Upon seeing the present invention, the present invention was completed. That is,
Solid catalyst for light etherification reactionEvaluation methodIs a metal atom
And a non-metallic atom bound to the metal atom
(Excluding lanthanum phosphate) as an essential component
And the following production method (1)Catalyst usedEvaluation methodso
And the molecular orbital of the metal compoundAsk for, The metal source
Lowest free orbit on the child(LUMO)And on the non-metallic atom
Highest occupied orbit(HOMO) and the next occupied orbit (H
OMO -1 )And comprising the aboveLowest skyOrbit(LUMO)
When,SaidSupreme occupationOrbit(HOMO) or its next occupation
Orbit (HOMO -1 )OneWhenHas directionMoney
Select a genus compound. Production method (1): having a hydroxyl group
Reacting an organic compound with an unsaturated carboxylic acid compound
Production of ether compoundsLaw
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明のエーテル化反応用固体触
媒は、金属化合物(但し、ランタンのリン酸塩を除
く。)を必須成分とし、以下で説明するエーテル化合物
の製造方法に用いられる触媒であって、前記金属化合物
は、金属原子と、この金属原子に結合した非金属原子と
を有している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The solid catalyst for an etherification reaction of the present invention comprises a metal compound (excluding lanthanum phosphate) as an essential component, and is used in a method for producing an ether compound described below. Wherein the metal compound has a metal atom and a non-metal atom bonded to the metal atom.
【0011】金属原子としては、特に限定されず、長期
周期型周期表の1A族〜7A族、8族および1B族〜7
B族に属するいずれの原子でもよい。金属原子の代表例
として、希土類元素などを挙げることができる。なお、
希土類元素とは、ランタン、セリウム、プラセオジム、
ネオジムなどのランタノイド系元素や、スカンジウム、
イットリウムを意味する。これらのうちランタンが特に
好適に用いられる。The metal atom is not particularly limited, and may be any of groups 1A to 7A, 8 and 1B to 7 in the long-term periodic table.
Any atom belonging to Group B may be used. Representative examples of metal atoms include rare earth elements. In addition,
Rare earth elements include lanthanum, cerium, praseodymium,
Lanthanoid elements such as neodymium, scandium,
Means yttrium. Of these, lanthanum is particularly preferably used.
【0012】非金属原子としては、金属原子に結合する
ものであれば特に限定されず、非金属原子の代表例とし
て、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等の
ハロゲン原子や、酸素原子、イオウ原子、窒素原子など
を挙げることができる。The nonmetallic atom is not particularly limited as long as it binds to a metal atom. Representative examples of the nonmetallic atom include halogen atoms such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and oxygen atoms. , A sulfur atom, a nitrogen atom and the like.
【0013】金属化合物は特定の分子軌道を有してお
り、分子軌道計算を行い、その計算結果によって、後述
に詳しく説明するように規定される。分子軌道の計算
は、金属化合物そのものに対して行うのが好ましいが、
たとえば、YPO4、Y2O3、La2O3などのように、結晶構造
が個々に分離した構造ではなく、直線状や網目状等の互
いにつながった結晶構造を有する金属化合物では、繰り
返し単位が連続した結晶構造の一部を切り取った構造の
末端に水素原子で修飾を加えたモデル構造を、金属化合
物とみなして分子軌道計算を行う。たとえば、YPO4、Y2
O3、La2O3では、表2に示すモデル構造が選ばれ、これ
ら構造を金属化合物として分子軌道計算が行われる。な
お、分子軌道計算は、金属化合物の最も安定な構造(最
安定構造)について行われる。最安定構造が選ばれるの
は、反応の遷移状態では、触媒と反応分子とが接近する
と、それぞれの立体構造とともにエネルギーが変化する
が、分子軌道の形状は基本的に変化しないものと考えら
れるためである。なお、最安定構造を特定するために、
分子力場計算や分子動力学計算等を併用して特定しても
よい。The metal compound has a specific molecular orbital. The molecular orbital calculation is performed, and the calculation result is defined as described later in detail. Although the calculation of the molecular orbital is preferably performed on the metal compound itself,
For example, in a metal compound having a crystal structure such as YPO 4 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 which is not a structure in which the crystal structures are individually separated but has a connected crystal structure such as a straight line or a network, the repeating unit There a continuous model structure obtained by adding a modified hydrogen atom in the structure of <br/> end of a truncated crystal structure, intends rows molecular orbital calculation is regarded as a metal compound. For example, YPO 4 , Y 2
For O 3 and La 2 O 3 , model structures shown in Table 2 are selected, and molecular orbital calculations are performed using these structures as metal compounds. The molecular orbital calculation is performed on the most stable structure (most stable structure) of the metal compound. The most stable structure is selected because in the transition state of the reaction, when the catalyst and the reactive molecule approach, the energy changes together with their respective steric structures, but the shape of the molecular orbital is considered to be basically unchanged. It is. In order to identify the most stable structure,
You may specify together using molecular force field calculation and molecular dynamics calculation.
【0014】金属化合物の分子軌道を計算する方法につ
いては、特に限定されないが、通常、経験分子軌道法、
半経験分子軌道法および非経験分子軌道法のうちから選
ばれる。中でも、非経験分子軌道法を用いて計算する
と、計算精度が高く、多くの金属原子について計算でき
るため好ましい。非経験分子軌道法としては、たとえ
ば、Gaussian,HONDO,SPARTAN,ADFなどを挙げることがで
きる。また、分子軌道の計算結果をそのまま解析しても
よいが、通常は、Cerius2,Quanta,InsightIIなどの可視
化ソフトを用いて、分子軌道の画像に変換する。金属原
子上の最低空軌道(LUMO)は、そのエネルギーがE
LUMO(eV)であり、分子軌道計算によって決定され
る。軌道(L)は、金属原子上にあって、最低空軌道以
上のエネルギーEL(eV)を有し、ELUMO≦EL≦(E
LUMO+0.05)を満たす少なくとも1つの軌道であ
る。金属原子上にはLUMO以上のエネルギーの軌道
(LUMO、LUMO+1、LUMO+2、LUMO+3、L
UMO+4・・・等)が存在するが、軌道(L)は、つま
り、LUMO以上のエネルギーの軌道の中で、エネルギ
ーがELUMO〜(ELUMO+0.05)(eV)の範囲にあ
る軌道のうちの少なくとも1つである。軌道(L)が、
エネルギーがELUMO〜(ELUMO+0.02)(eV)の
範囲にある軌道のうちの少なくとも1つであると、金属
原子上の軌道(L)と非金属原子上の軌道(H)とのエ
ネルギー差が小さく、これら軌道間の相互作用が大きく
なるため好ましい。軌道(L)としては、金属原子上に
あり、上記エネルギー範囲内にある軌道であれば特に限
定されないが、軌道(L)がLUMOであると、上記相
互作用がさらに大きくなるため好ましい。The method for calculating the molecular orbital of the metal compound is not particularly limited.
It is selected from the semi-empirical molecular orbital method and the inexperienced molecular orbital method. Above all, calculation using the ab initio molecular orbital method is preferable because calculation accuracy is high and calculation can be performed for many metal atoms. Examples of the ab initio molecular orbital method include Gaussian, HONDO, SPARTAN, and ADF. Although the calculation results of molecular orbitals may be analyzed as they are, usually, they are converted into molecular orbital images using visualization software such as Cerius2, Quanta, and InsightII. The lowest unoccupied orbit (LUMO) on a metal atom has an energy of E
LUMO (eV), which is determined by molecular orbital calculation. Orbital (L) is be on the metal atom has the lowest unoccupied molecular orbital energy higher than E L (eV), E LUMO ≦ E L ≦ (E
LUMO + 0.05). Orbits of LUMO, LUMO +1 , LUMO +2 , LUMO +3 , LMO
UMO + 4 ... Exist, but the orbit (L) is, in other words, in the orbit of energy equal to or higher than LUMO, the energy is in the range of E LUMO to (E LUMO +0.05) (eV). At least one of the trajectories. The orbit (L) is
When the energy is at least one of the orbits in the range of E LUMO to (E LUMO +0.02) (eV), the orbit (L) on the metal atom and the orbit (H) on the non-metal atom are different from each other. This is preferable because the energy difference is small and the interaction between these orbitals increases. The orbit (L) is not particularly limited as long as it is on a metal atom and within the above energy range. However, it is preferable that the orbit (L) is LUMO because the interaction becomes further larger.
【0015】非金属原子上の最高被占軌道(HOMO)
は、そのエネルギーがEHOMO(eV)であり、分子軌道
計算によって決定される。軌道(H)は、非金属原子上
にあって、最高被占軌道以下のエキルギーEH(eV)
を有し、(EHOMO−0.02)≦EH≦EHOMOを満たす
少なくとも1つの軌道である。非金属原子上にはHOM
O以下のエネルギーの軌道(HOMO、HOMO-1、H
OMO-2、HOMO-3、HOMO-4・・・等)が存在す
るが、軌道(H)は、つまり、HOMO以下のエネルギ
ーの軌道の中で、エネルギーが(EHOMO−0.02)〜
EHOMO(eV)の範囲にある軌道のうちの少なくとも1
つである。軌道(H)が、エネルギーが(EHOMO−0.
01)〜EHOMO(eV)の範囲にある軌道のうちの少な
くとも1つであると、金属原子上の軌道(L)と非金属
原子上の軌道(H)とのエネルギー差が小さく、これら
軌道間の相互作用が大きくなるため好ましい。軌道
(H)としては、非金属原子上にあり、上記エネルギー
範囲内にある軌道であれば特に限定されないが、軌道
(H)がHOMOおよび/またはHOMO-1であると、
上記相互作用がさらに大きくなるため好ましい。Highest occupied orbital (HOMO) on non-metallic atoms
Has an energy E HOMO (eV) and is determined by molecular orbital calculation. Orbital (H) is be on a non-metallic atom, the highest occupied molecular orbital following Ekirugi E H (eV)
And at least one orbit satisfying (E HOMO -0.02) ≦ E H ≦ E HOMO . HOM on non-metallic atoms
Orbits of energy below O (HOMO, HOMO -1 , H
OMO −2 , HOMO −3 , HOMO −4 ...) Exist, but the orbit (H) is, in other words, the energy of (E HOMO −0.02) to within the orbit of energy equal to or less than HOMO.
At least one of the orbits in the range of E HOMO (eV)
One. The orbit (H) has an energy of (E HOMO −0.
01) to E HOMO (eV), the energy difference between the orbital (L) on the metal atom and the orbital (H) on the non-metallic atom is small, and these orbitals This is preferable because the interaction between them increases. The orbit (H) is not particularly limited as long as the orbit (H) is on a non-metallic atom and is within the above energy range. When the orbit (H) is HOMO and / or HOMO −1 ,
This is preferable because the above interaction is further increased.
【0016】たとえば、表1に例示した金属化合物につ
いて、分子軌道計算ソフト(GAUSSIAN94(GAUSSIAN In
c))および可視化ソフト(Cerius 2 (MSI))を用いて、H
F法で基底関数LANL2DZで分子軌道の計算を行っ
た結果、上記エネルギーの条件を満たし、軌道(H)、
軌道(L)となる軌道は、表1中の各金属化合物で囲っ
た部分の軌道である。For example, for the metal compounds exemplified in Table 1, molecular orbital calculation software (GAUSSIAN94 (GAUSSIAN In
c)) and visualization software (Cerius 2 (MSI))
As a result of calculating the molecular orbital by the basis function LANL2DZ by the F method, the above energy condition is satisfied, and the orbital (H),
The trajectory serving as the trajectory (L) is the trajectory of the portion surrounded by each metal compound in Table 1.
【0017】本発明のエーテル化反応用固体触媒に必須
成分として含まれる金属化合物では、上記分子軌道のう
ち、前記軌道(L)のうちの少なくとも1つと前記軌道
(H)のうちの少なくとも1つは方向性を有する。In the metal compound contained as an essential component in the solid catalyst for etherification reaction of the present invention, at least one of the orbitals (L) and at least one of the orbitals (H) among the above-mentioned molecular orbitals. Has directionality.
【0018】本発明でいう方向性は次のように定義され
る。すなわち、軌道(L)が方向性を有するというの
は、金属原子上の軌道(L)が金属原子を中心にして、
2または3つのローブを形成し、そのローブの中間には
少なくとも1つの不連続面(節面、nodal plane)を有
するものであって、かつ、各ローブの中心を結ぶ直線
(以下、この直線をローブ直線(L)ということがあ
る。)がある場合である。また、軌道(H)が方向性を
有するというのは、非金属原子上の軌道(H)が非金属
原子を中心にして、2または3つのローブを形成し、そ
のローブの中間には少なくとも1つの不連続面を有する
ものであって、かつ、各ローブの中心を結ぶ直線(以
下、この直線をローブ直線(H)ということがある。)
がある場合である。なお、上記でいうローブの中心と
は、ローブを均質な物体であると仮定して、その重心を
ローブの中心という。The direction in the present invention is defined as follows. That is, that the orbit (L) has directionality means that the orbit (L) on the metal atom is centered on the metal atom,
It forms two or three lobes, has at least one discontinuous plane (nodal plane) in the middle of the lobes, and connects a straight line (hereinafter, this straight line) connecting the centers of the lobes. Lobe straight line (L).). The orbit (H) having directionality means that the orbit (H) on a non-metallic atom forms two or three lobes around the non-metallic atom, and at least one lobe is provided between the lobes. A straight line having two discontinuous surfaces and connecting the centers of the lobes (hereinafter, this straight line may be referred to as a lobe straight line (H)).
If there is. The center of the lobe referred to above is the center of the lobe, assuming that the lobe is a homogeneous object.
【0019】軌道(L)および軌道(H)は、好ましく
は、p軌道、d軌道およびf軌道から選ばれる少なくと
も1種の軌道を主成分とすると、方向性を有するように
なるため好ましい。なお、s軌道は球形をしているの
で、方向性はない。The trajectory (L) and the trajectory (H) are preferably composed mainly of at least one trajectory selected from a p trajectory, a d trajectory and an f trajectory, because the trajectory becomes directional. Since the s orbit is spherical, there is no directionality.
【0020】本発明のエーテル化反応用固体触媒に必須
成分として含まれる金属化合物の一例としては、たとえ
ば、表1に例示した金属化合物のうちでは、YPO4を挙げ
ることができ、以下にこれを詳しく説明する。As an example of the metal compound contained as an essential component in the solid catalyst for etherification reaction of the present invention, for example, among the metal compounds exemplified in Table 1, YPO 4 can be mentioned. explain in detail.
【0021】YPO4では、軌道(L)は、LUMO、LU
MO+1、LUMO+2、LUMO+3である。また、軌道
(H)は、HOMO、HOMO-1、HOMO-2、HOM
O-3である。上記YPO4の軌道のうち、LUMOおよびH
OMO-1を表2に示す。YPO4のLUMOはイットリウム
原子上に分布し、その主成分はイットリウム原子の2つ
のローブを有するd軌道であり、イットリウム原子を中
心にして、あれい状に分布している。そして、各ローブ
の中間には不連続面があり、各ローブの中心を結ぶ直線
がある。したがって、上記方向性の定義により、YPO4の
LUMOは方向性を有する。一方、YPO4のHOMO-1は
水酸基の酸素原子上に分布し、その主成分は酸素原子の
2つのローブを有するp軌道であり、酸素原子を中心に
して、あれい状に分布している。そして、各ローブの中
間には不連続面があり、各ローブの中心を結ぶ直線があ
る。したがって、上記方向性の定義により、YPO4のHO
MO-1は方向性を有する。以上のように、YPO4のLUM
OおよびHOMO-1はいずれも方向性を有する。In YPO 4 , the orbit (L) is LUMO, LU
MO +1 , LUMO +2 , and LUMO +3 . The orbits (H) are HOMO, HOMO -1 , HOMO -2 , HOM
O- 3 . Among the orbits of YPO 4 above, LUMO and H
OMO -1 is shown in Table 2. The LUMO of YPO 4 is distributed on yttrium atoms, the main component of which is d-orbits having two lobes of yttrium atoms, and is distributed in a neat manner with yttrium atoms as the center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, the above directional definition, LUMO of YPO 4 is orientational. On the other hand, HOMO- 1 of YPO 4 is distributed on the oxygen atom of the hydroxyl group, and its main component is a p-orbital having two lobes of the oxygen atom, and is distributed in a fine shape with the oxygen atom as the center. . There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the above definition of the directionality, the HO of YPO 4
MO- 1 has directionality. As mentioned above, LUM of YPO 4
O and HOMO- 1 both have directionality.
【0022】本発明のエーテル化反応用固体触媒に含ま
れる金属化合物の分子軌道のうち、方向性を有する軌道
(L)のうちの少なくとも1つと方向性を有する軌道
(H)のうちの少なくとも1つの方向が同方向である
と、触媒活性が高いため好ましい。なお、本発明におい
て同方向であるとは、すなわち、金属化合物を3次元空
間に配置して軌道を図示し、方向性を有する軌道(L)
のうちの少なくとも1つのローブ直線(L)と、方向性
を有する軌道(H)のうちの少なくとも1つのローブ直
線(H)とを平行移動して、空間中の任意の点を通過す
るように配置して得られる2つの直線がなす角度θ(0
≦θ≦90度)が、45度以下であることをいい、好ま
しくは、30度以下、さらに好ましくは10度以下であ
る。At least one of the directional orbitals (L) and at least one of the directional orbitals (H) among the molecular orbitals of the metal compound contained in the solid catalyst for etherification reaction of the present invention. It is preferable that the two directions are the same because the catalytic activity is high. In the present invention, being in the same direction means that a metal compound is arranged in a three-dimensional space to show a trajectory, and a directional trajectory (L)
At least one lobe straight line (L) and at least one lobe straight line (H) of the directional orbit (H) so as to pass through any point in space. The angle θ (0) formed by the two straight lines obtained by the arrangement
≦ θ ≦ 90 degrees) is 45 degrees or less, preferably 30 degrees or less, and more preferably 10 degrees or less.
【0023】本発明のエーテル化合物の製造方法は、上
記エーテル化反応用固体触媒の存在下に、水酸基を有す
る有機化合物と不飽和カルボン酸化合物とを反応させる
方法であり、反応後に触媒の分離などの更なる工程を要
することなく、対応するエーテル化合物を効率よく製造
することができる。The process for producing an ether compound according to the present invention comprises reacting an organic compound having a hydroxyl group with an unsaturated carboxylic acid compound in the presence of the above-mentioned solid catalyst for the etherification reaction. The corresponding ether compound can be efficiently produced without the need for a further step.
【0024】エーテル化合物の製造は、不均一系で行う
ものであれば特に限定はなく、たとえば、水性媒体中等
の液相や、気相等の不均一系で行われる。なお、ここで
いう液相とは、原料物質が水性媒体中に均一に溶解した
状態をいい、液相の不均一系とは、上記液相に不溶性の
触媒が存在する状態をいう。The production of the ether compound is not particularly limited as long as it is carried out in a heterogeneous system. For example, it is carried out in a heterogeneous system such as a liquid phase in an aqueous medium or a gas phase. Here, the liquid phase means a state in which the raw material is uniformly dissolved in an aqueous medium, and the heterogeneous liquid phase means a state in which an insoluble catalyst exists in the liquid phase.
【0025】水性媒体は、水を必須成分として含み、必
要に応じて、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシ
エタン、ジメチルホルムアミド、ヘキサメチレンホスホ
リックトリアミド等の有機溶媒をさらに含むものであ
る。The aqueous medium contains water as an essential component and, if necessary, further contains an organic solvent such as tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, dimethylformamide and hexamethylenephosphoric triamide.
【0026】水酸基を有する有機化合物の具体例として
は、ヒドロキシカルボン酸化合物、多価アルコール化合
物、炭素数6〜22の高級アルコール化合物および糖類
を挙げることができる。これら有機化合物を更に具体的
に説明すると次のとおりである。 (1)ヒドロキシカルボン酸化合物 (a)下記一般式(1)で表される化合物。Specific examples of the organic compound having a hydroxyl group include hydroxycarboxylic acid compounds, polyhydric alcohol compounds, higher alcohol compounds having 6 to 22 carbon atoms, and saccharides. The details of these organic compounds are as follows. (1) Hydroxycarboxylic acid compound (a) A compound represented by the following general formula (1).
【0027】[0027]
【化2】 Embedded image
【0028】式中、R1およびR2は、各々独立して、水
素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、Xは水
素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、ア
ンモニウム基、アルキルアンモニウム基またはアルカノ
ールアンモニウム基を表し、mは1〜10の整数を表
す。その代表例としては、グリコール酸、β−ヒドロキ
シプロピオン酸、乳酸などを挙げることができる。In the formula, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and X represents a hydrogen atom, an alkali metal atom, an alkaline earth metal atom, an ammonium group, Represents an alkyl ammonium group or an alkanol ammonium group, and m represents an integer of 1 to 10. Representative examples include glycolic acid, β-hydroxypropionic acid, lactic acid, and the like.
【0029】(b)下記一般式(2)で表される化合
物。(B) A compound represented by the following general formula (2).
【0030】[0030]
【化3】 Embedded image
【0031】式中、R3は水素原子または炭素数1〜3
のアルキル基を表し、nは1〜10の整数を表し、そし
てXは一般式(1)におけると同意義である。その代表
例としては、グリセリン酸、グルコン酸などを挙げるこ
とができる。In the formula, R 3 is a hydrogen atom or a group having 1 to 3 carbon atoms.
Wherein n represents an integer of 1 to 10, and X has the same meaning as in formula (1). Typical examples thereof include glyceric acid and gluconic acid.
【0032】(c)下記一般式(3)で表される化合
物。 HO−CH2−(CH2−O−CH2)P−COOX ・・・(3) 式中、pは1〜10の整数を表し、Xは一般式(1)に
おけると同意義である。その代表例としては、ジエチレ
ングリコールモノカルボン酸などを挙げることができ
る。(C) A compound represented by the following general formula (3). HO—CH 2 — (CH 2 —O—CH 2 ) P —COOX (3) In the formula, p represents an integer of 1 to 10, and X has the same meaning as in formula (1). Typical examples thereof include diethylene glycol monocarboxylic acid.
【0033】(d)下記一般式(4)で表される化合
物。(D) A compound represented by the following general formula (4).
【0034】[0034]
【化4】 Embedded image
【0035】式中、R4およびR5は、各々独立して、水
素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表し、R6は
水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、または水酸基を
表し、そしてXは一般式(1)におけると同意義であ
る。その代表例としては、リンゴ酸、酒石酸などを挙げ
ることができる。In the formula, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, or a hydroxyl group. And X is as defined in general formula (1). Typical examples thereof include malic acid and tartaric acid.
【0036】(e)下記一般式(5)で表される化合
物。(E) A compound represented by the following general formula (5).
【0037】[0037]
【化5】 Embedded image
【0038】式中、R7は水素原子または炭素数1〜3
のアルキル基を表し、Xは一般式(1)におけると同意
義である。その代表例としては、タルトロン酸などを挙
げることができる。In the formula, R 7 is a hydrogen atom or a group having 1 to 3 carbon atoms.
Wherein X is as defined in general formula (1). A typical example thereof is tartronic acid.
【0039】(f)下記一般式(6)で表される化合
物。(F) A compound represented by the following general formula (6).
【0040】[0040]
【化6】 Embedded image
【0041】式中、R8、R9、R10およびR11は、各々
独立して、水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を
表し、Xは一般式(1)におけると同意義である。その
代表例としては、クエン酸などを挙げることができる。In the formula, R 8 , R 9 , R 10 and R 11 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and X has the same meaning as in the general formula (1). is there. A typical example is citric acid.
【0042】(2)多価アルコール化合物 (a)下記一般式(7)で表される化合物。(2) Polyhydric alcohol compound (a) A compound represented by the following general formula (7).
【0043】[0043]
【化7】 Embedded image
【0044】式中、R12〜R15は、各々独立して、水素
原子または炭素数1〜3のアルキル基を表す。その代表
例としては、エチレングリコール、イソプロピレングリ
コールなどを挙げることができる。In the formula, R 12 to R 15 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Typical examples thereof include ethylene glycol and isopropylene glycol.
【0045】(b)上記一般式(7)の化合物の2〜1
0の縮合体。その代表例としては、ジエチレングリコー
ルなどを挙げることができる。(B) 2-1 of the compound of the above general formula (7)
Condensate of 0. Typical examples thereof include diethylene glycol.
【0046】(c)グリセリンおよびその誘導体。その
代表例としては、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリ
セリンなどを挙げることができる。(C) Glycerin and its derivatives. Typical examples thereof include glycerin, diglycerin, polyglycerin and the like.
【0047】(d)ソルビトール、1,4−ソルビタ
ン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールな
ど。(D) sorbitol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol and the like.
【0048】(3)炭素数6〜22の高級アルコール化
合物(R−OH)。その代表例としては、Rがヘキシ
ル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシ
ル、ラウリル、ミリスチル、パルミチル、ステアリル、
アラキジル、ベヘニル、オレイル、リノール、リノレニ
ル、2−エチルヘキシルなどであるアルコール類を挙げ
ることができる。(3) A higher alcohol compound having 6 to 22 carbon atoms (R-OH). As typical examples, R is hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, lauryl, myristyl, palmityl, stearyl,
Alcohols such as arachidyl, behenyl, oleyl, linole, linolenyl, 2-ethylhexyl and the like can be mentioned.
【0049】(4)糖類。その代表例としては、グルコ
ース、マンノース、ガラクトース、フラクトース、ラク
トース、ショ糖などを挙げることができる。前記の不飽
和カルボン酸化合物の具体例としては、不飽和モノカル
ボン酸および不飽和ジカルボン酸を挙げることができ
る。これらを更に具体的に説明すると次のとおりであ
る。(4) Sugars. Representative examples include glucose, mannose, galactose, fructose, lactose, sucrose and the like. Specific examples of the unsaturated carboxylic acid compounds include unsaturated monocarboxylic acids and unsaturated dicarboxylic acids. These will be described more specifically below.
【0050】(1)不飽和モノカルボン酸化合物 (a)下記一般式(8)で表される化合物。(1) Unsaturated monocarboxylic acid compound (a) A compound represented by the following general formula (8).
【0051】[0051]
【化8】 Embedded image
【0052】式中、R16〜R18は、それぞれ独立して、
水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表し、X
は一般式(1)におけると同意義である。その代表例と
しては、アクリル酸、メタクリル酸などを挙げることが
できる。In the formula, R 16 to R 18 are each independently:
X represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms;
Has the same meaning as in formula (1). Typical examples thereof include acrylic acid and methacrylic acid.
【0053】(2)不飽和ジカルボン酸化合物 (a)下記一般式(9)で表される化合物。(2) Unsaturated dicarboxylic acid compound (a) A compound represented by the following general formula (9).
【0054】[0054]
【化9】 Embedded image
【0055】式中、R19およびR20は、それぞれ独立し
て、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基を表
し、Xは一般式(1)におけると同意義である。その代
表例としては、マレイン酸などを挙げることができる。
なお、この不飽和ジカルボン酸は無水物であってもよ
い。In the formula, R 19 and R 20 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and X has the same meaning as in formula (1). A typical example is maleic acid.
The unsaturated dicarboxylic acid may be an anhydride.
【0056】したがって、本発明の好適な態様において
は、たとえば、上記エーテル化反応用固体触媒の存在下
に、(A)グリコール酸、β−ヒドロキシプロピオン
酸、乳酸、グリセリン酸、グルコン酸、ジエチレングリ
コールモノカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸、タルトロン
酸、クエン酸などのヒドロキシカルボン酸;エチレング
リコール、イソプロピレングリコール、ジエチレングリ
コール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、
ソルビトール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリト
ール、ジペンタエリスリトールなどの多価アルコール;
炭素数6〜22の高級アルコール;およびグルコース、
マンノース、ガラクトース、フラクトース、ラクトー
ス、ショ糖などの糖類から選ばれる少なくとも1種の化
合物と(B)アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和モ
ノカルボン酸;および(無水)マレイン酸などの不飽和
ジカルカルボン酸から選ばれる少なくとも1種の化合物
とを反応させて対応するエーテル化合物を製造する。特
に好適な態様においては、上記(A)の化合物のうち
の、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸またはタルトロン
酸と上記(B)の化合物のうちの(無水)マレイン酸と
を反応させて対応するエーテル化合物を製造する。Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, for example, (A) glycolic acid, β-hydroxypropionic acid, lactic acid, glyceric acid, gluconic acid, diethylene glycol monoester in the presence of the above-mentioned solid catalyst for etherification reaction. Hydroxycarboxylic acids such as carboxylic acid, malic acid, tartaric acid, tartronic acid, citric acid; ethylene glycol, isopropylene glycol, diethylene glycol, glycerin, diglycerin, polyglycerin,
Polyhydric alcohols such as sorbitol, 1,4-sorbitan, pentaerythritol, dipentaerythritol;
A higher alcohol having 6 to 22 carbon atoms; and glucose;
At least one compound selected from saccharides such as mannose, galactose, fructose, lactose and sucrose, and (B) an unsaturated monocarboxylic acid such as acrylic acid and methacrylic acid; and an unsaturated dicarboxylic acid such as maleic anhydride The compound is reacted with at least one compound selected from acids to produce a corresponding ether compound. In a particularly preferred embodiment, the corresponding ether is obtained by reacting glycolic acid, malic acid, tartaric acid or tartronic acid of the compound (A) with maleic anhydride of the compound (B). Produce compound.
【0057】本発明における、(A)水酸基を有する有
機化合物と(B)不飽和カルボン酸との反応式を、
(A)としてグリコール酸、(B)としてマレイン酸を
用いる場合を例にして示すと次のとおりである。In the present invention, the reaction formula between (A) an organic compound having a hydroxyl group and (B) an unsaturated carboxylic acid is represented by the following formula:
The case where glycolic acid is used as (A) and maleic acid is used as (B) is as follows.
【0058】グリコール酸とマレイン酸との反応 Reaction of glycolic acid with maleic acid
【0059】[0059]
【化10】 Embedded image
【0060】グリコール酸とエポキシコハク酸との反応 Reaction of glycolic acid with epoxy succinic acid
【0061】[0061]
【化11】 Embedded image
【0062】本発明のエーテル化合物の製造方法を、た
とえば、水性媒体中で行う場合は、通常、40〜150
℃の範囲の温度、好ましくは70〜120℃の範囲の温
度で行うのがよい。反応圧力は常圧または加圧のいずれ
でもよいが、通常、常圧下に反応を行う。(A)水酸基
を有する有機化合物と(B)不飽和カルボン酸との割合
については、通常、(A)/(B)のモル比が0.5〜
2の範囲、好ましくは0.8〜1.2となるようにする
のがよい。エーテル化反応用固体触媒の使用量について
は、通常、(A)水酸基を有する有機化合物1モル当り
0.1〜5モル、好ましくは0.5〜2モルの範囲で適
宜選択することができる。When the process for producing an ether compound of the present invention is carried out, for example, in an aqueous medium, it is usually 40 to 150.
C., and preferably at a temperature in the range of 70 to 120.degree. The reaction pressure may be normal pressure or pressurization, but the reaction is usually performed under normal pressure. About the ratio of (A) the organic compound having a hydroxyl group and (B) the unsaturated carboxylic acid, the molar ratio of (A) / (B) is usually from 0.5 to
2, and preferably 0.8 to 1.2. The amount of the solid catalyst for the etherification reaction can be appropriately selected usually in the range of 0.1 to 5 mol, preferably 0.5 to 2 mol, per 1 mol of the organic compound (A) having a hydroxyl group.
【0063】本発明の製造方法にしたがって、たとえ
ば、水性媒体中で、(A)水酸基を有する有機化合物と
(B)不飽和カルボン酸とを反応させる場合、各々のカ
ルボキシル基の一部または全部、好ましくは全部をアル
カリ金属塩、特にナトリウム塩として反応させるのがよ
い。具体的には、グリコール酸と無水マレイン酸とを反
応させてCMOSを製造する場合、それぞれ、グリコー
ル酸ナトリウムおよびマレイン酸ジナトリウムとして反
応させるのが好ましい。生成物としてCMOSのトリナ
トリウム塩(CMOS−3Na)の水溶液が得られる
が、その用途に応じて、水溶液としても、あるいは水を
留去して固体としてもよい。さらに、反応溶液をアルカ
リ性として、具体的には反応溶液のpHを通常7.5以
上、好ましくは7.5〜13に調整して反応を行う。こ
のpHの調整には、水酸化ナトリウムが特に好適に用い
られる。According to the production method of the present invention, for example, when (A) an organic compound having a hydroxyl group is reacted with (B) an unsaturated carboxylic acid in an aqueous medium, a part or all of each of the carboxyl groups is reacted. Preferably, the whole is reacted as an alkali metal salt, particularly a sodium salt. Specifically, when manufacturing CMOS by reacting glycolic acid and maleic anhydride, it is preferable to react as sodium glycolate and disodium maleate, respectively. An aqueous solution of a trisodium salt of CMOS (CMOS-3Na) is obtained as a product. Depending on the use, an aqueous solution or a solid obtained by distilling water may be used. Further, the reaction is performed by making the reaction solution alkaline, specifically, adjusting the pH of the reaction solution to usually 7.5 or more, preferably 7.5 to 13. For adjusting the pH, sodium hydroxide is particularly preferably used.
【0064】本発明のエーテル化合物の製造方法を水性
媒体中で行う場合、その反応形式は、連続式でも、ある
いはバッチ式でもよいが、特に連続式に反応を行うこと
により高い生産性をもって目的とするエーテル化合物を
製造することができる。本発明の方法によって得られる
エーテル化合物のうち、CMOS、CMOMなど、およ
びそれらのアルカリ金属塩、特にナトリウム塩は生分解
性を有し、しかも優れた金属イオン捕捉性能を有するこ
とから洗剤用ビルダーとして有用なものである。When the process for producing an ether compound of the present invention is carried out in an aqueous medium, the reaction may be carried out continuously or batchwise. Can be produced. Among the ether compounds obtained by the method of the present invention, CMOS, CMOM, and the like, and alkali metal salts thereof, particularly, sodium salt, are biodegradable and have excellent metal ion trapping performance, so that they are used as detergent builders. It is useful.
【0065】本発明のエーテル化反応用固体触媒を用い
てエーテル化合物が生成する反応機構については、たと
えば、エーテル化反応用固体触媒がYPO4、有機化合物が
グルコール酸ナトリウムである場合、下記式に示すよう
に、まず、YPO4とグルコール酸ナトリウムとが相互作用
を及ぼしあって、中間体(I)が生成し、活性されたグ
ルコール酸ナトリウムの水酸基の酸素原子が不飽和結合
を攻撃してエーテル化合物が生成すると考えられる。こ
の反応機構では、中間体(I)が生成する過程が最も重
要である。The reaction mechanism for producing an ether compound using the solid catalyst for etherification reaction of the present invention is as follows. For example, when the solid catalyst for etherification reaction is YPO 4 and the organic compound is sodium glycolate, as shown, first, each other exert interaction with sodium YPO 4 and glycolic acid, generated intermediate (I) is a hydroxyl oxygen atom of the active is sodium glycolate is attacked unsaturated bond ether It is believed that a compound is formed. In this reaction mechanism, the process of generating the intermediate (I) is the most important.
【0066】[0066]
【化12】 Embedded image
【0067】下記式は上記中間体(I)が生成する遷移
状態を示している。イットリウム原子のLUMOとイッ
トリウム原子に結合した酸素原子のHOMO-1とが方向
性を有しているため、触媒とグルコール酸ナトリウムの
水酸基との間に相互作用が発生して、中間体(I)が生
成するようになる。ここで、LUMOおよびHOMO-1
の少なくとも1つが方向性を有しない場合は、触媒とグ
ルコール酸ナトリウムの水酸基との間に相互作用が発生
することはなく、中間体(I)は生成せず、最終生成物
であるエーテル化合物は得られない。なお、中間体
(I)では、LUMOおよびHOMO-1は、同方向であ
るため、遷移状態における、(a)グルコール酸ナトリ
ウムの水酸基中の酸素原子上のHOMOからイットリウ
ム原子上のLUMOへの電子の流入、(b)イットリウ
ム原子に結合した酸素原子上のHOMO-1から、グリコ
ール酸ナトリウムの水酸基中の水素原子上のLUMOへ
の電子の流入が、容易に起こり、反応はスムーズに進行
すると考えられる。The following formula shows a transition state generated by the intermediate (I). Since the LUMO of the yttrium atom and the HOMO- 1 of the oxygen atom bonded to the yttrium atom have directionality, an interaction occurs between the catalyst and the hydroxyl group of sodium glycolate, and the intermediate (I) Will be generated. Here, LUMO and HOMO -1
Is not directional, no interaction occurs between the catalyst and the hydroxyl group of sodium glycolate, no intermediate (I) is produced, and the final product ether compound is I can't get it. In the intermediate (I), since LUMO and HOMO -1 are in the same direction, (a) the electron from the HOMO on the oxygen atom in the hydroxyl group of sodium glycolate to the LUMO on the yttrium atom in the transition state And (b) electrons easily flow from HOMO- 1 on the oxygen atom bonded to the yttrium atom to LUMO on the hydrogen atom in the hydroxyl group of sodium glycolate, and the reaction proceeds smoothly. Can be
【0068】[0068]
【化13】 Embedded image
【0069】[0069]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
【0070】実施例1(酸化ランタンの実施例) (分子軌道計算) 表2に示した酸化ランタンのモデル構造について、分子
軌道計算ソフト(GAUSSIAN94 (GAUSSIAN Inc))および可
視化ソフト(Cerius 2 (MSI))を用いて、HF法で基底関
数LANL2DZで分子軌道の計算を行い、その計算結
果を表1に示す。酸化ランタンの軌道のうち、LUMO
およびHOMO-1を表2に示す。酸化ランタンのLUM
Oはランタン原子上に分布し、その主成分はランタン原
子の2つのローブを有するd軌道であり、ランタン原子
を中心にして、あれい状に分布している。そして、各ロ
ーブの中間には不連続面があり、各ローブの中心を結ぶ
直線がある。したがって、方向性の定義により、酸化ラ
ンタンのLUMOは方向性を有する。一方、酸化ランタ
ンのHOMO-1は酸素原子上に分布し、その主成分は酸
素原子の2つのローブを有するp軌道であり、酸素原子
を中心にして、あれい状に分布している。そして、各ロ
ーブの中間には不連続面があり、各ローブの中心を結ぶ
直線がある。したがって、方向性の定義により、酸化ラ
ンタンのHOMO-1は方向性を有する。以上のように、
酸化ランタンのLUMOおよびHOMO-1はいずれも方
向性を有している。さらに、LUMOおよびHOMO-1
のなす角度を測定すると約0度であった。 Example 1 ( Example of Lanthanum Oxide) (Calculation of Molecular Orbital) For the model structure of lanthanum oxide shown in Table 2, molecular orbital calculation software (GAUSSIAN94 (GAUSSIAN Inc)) and visualization software (Cerius 2 (MSI)) ) Is used to calculate the molecular orbitals by the HF method with the basis function LANL2DZ, and the calculation results are shown in Table 1. Among the orbits of lanthanum oxide, LUMO
And HOMO- 1 are shown in Table 2. LUM of lanthanum oxide
O is distributed on a lanthanum atom, and its main component is a d-orbit having two lobes of the lanthanum atom, and is distributed in a fine shape with the lanthanum atom as a center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, LUMO of lanthanum oxide has directionality. On the other hand, HOMO -1 of lanthanum oxide is distributed on an oxygen atom, and its main component is a p-orbital having two lobes of the oxygen atom, and is distributed in a fine shape with the oxygen atom as a center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, HOMO- 1 of lanthanum oxide has directionality. As mentioned above,
Both lanthanum oxide LUMO and HOMO- 1 have directionality. Furthermore, LUMO and HOMO -1
The measured angle was about 0 degrees.
【0071】(エーテル化反応) 無水マレイン酸9.8gを水200gに溶解した後、グ
リコール酸7.6gを加え、さらに水酸化ナトリウム1
2.0gを添加した。この溶液に市販の酸化ランタン3
2.6gを添加し、さらにpHを10付近に調整した
後、90℃で撹拌下に12時間反応を行った。反応終了
後、反応溶液をろ過し、ろ液を高速液体クロマトグラフ
ィーで分析したところ、カルボキシメトキシコハク酸ト
リナトリウム塩(CMOS−3Na)が30.8モル%
(無水マレイン酸基準)の収率で得られたことが分かっ
た。なお、このろ液を蒸発乾固して得られた白色結晶を
1H−NMRおよび13C−NMRにより分析した結果、
その主成分はCMOS−3Naであることを確認した。
また、ろ液をICPにより分析したところ、ろ液中のラ
ンタンイオンの濃度は0.5ppm以下であった。(Etherification reaction) After dissolving 9.8 g of maleic anhydride in 200 g of water, 7.6 g of glycolic acid was added.
2.0 g were added. Commercially available lanthanum oxide 3 is added to this solution.
After adding 2.6 g and further adjusting the pH to around 10, the reaction was carried out at 90 ° C. with stirring for 12 hours. After the completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and the filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography. As a result, carboxymethoxysuccinic acid trisodium salt (CMOS-3Na) was 30.8 mol%.
It was found that a yield of (based on maleic anhydride) was obtained. The filtrate was evaporated to dryness to obtain white crystals.
As a result of analysis by 1 H-NMR and 13 C-NMR,
It was confirmed that the main component was CMOS-3Na.
When the filtrate was analyzed by ICP, the concentration of lanthanum ions in the filtrate was 0.5 ppm or less.
【0072】実施例2(酸化イットリウムの実施例) (分子軌道計算) 表2に示した酸化イットリウムのモデル構造について、
実施例1と同じ分子軌道計算ソフトおよび可視化ソフト
(Cerius 2 (MSI))を用いて、分子軌道を計算し、その計
算結果を表1に示す。酸化イットリウムの軌道のうち、
LUMOおよびHOMO-1を表2に示す。酸化イットリ
ウムのLUMOはイットリウム原子上に分布し、その主
成分はイットリウム原子の2つのローブを有するd軌道
であり、イットリウム原子を中心にして、あれい状に分
布している。そして、各ローブの中間には不連続面があ
り、各ローブの中心を結ぶ直線がある。したがって、方
向性の定義により、酸化イットリウムのLUMOは方向
性を有する。一方、酸化イットリウムのHOMO-1は酸
素原子上に分布し、その主成分は酸素原子の2つのロー
ブを有するp軌道であり、酸素原子を中心にして、あれ
い状に分布している。そして、各ローブの中間には不連
続面があり、各ローブの中心を結ぶ直線がある。したが
って、方向性の定義により、酸化イットリウムのHOM
O-1は方向性を有する。以上のように、酸化イットリウ
ムのLUMOおよびHOMO-1はいずれも方向性を有し
ている。 Example 2 ( Example of Yttrium Oxide) (Calculation of Molecular Orbital) For the model structure of yttrium oxide shown in Table 2,
The same molecular orbital calculation software and visualization software as in Example 1.
The molecular orbital was calculated using (Cerius 2 (MSI)), and the calculation result is shown in Table 1. Of the orbits of yttrium oxide,
Table 2 shows LUMO and HOMO- 1 . The LUMO of yttrium oxide is distributed on yttrium atoms, the main component of which is d-orbits having two lobes of yttrium atoms, and is distributed in a neat shape with yttrium atoms as the center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, by definition of directionality, LUMO of yttrium oxide has directionality. On the other hand, HOMO- 1 of yttrium oxide is distributed on an oxygen atom, and its main component is a p-orbital having two lobes of an oxygen atom, and is distributed in a fine shape with the oxygen atom as a center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, the HOM of yttrium oxide
O -1 has directionality. As described above, both LUMO and HOMO- 1 of yttrium oxide have directionality.
【0073】(エーテル化反応) 実施例1のエーテル化反応において、酸化ランタンの代
わりに酸化イットリウム22.6gを用いた以外は、実
施例1と同様にしてエーテル化反応を行った。反応終了
後、反応溶液をろ過し、ろ液を高速液体クロマトグラフ
ィーで分析したところ、カルボキシメトキシコハク酸ト
リナトリウム塩(CMOS−3Na)が14.5モル%
(無水マレイン酸基準)の収率で得られたことが分かっ
た。なお、このろ液を蒸発乾固して得られた白色結晶を
1H−NMRおよび13C−NMRにより分析した結果、
その主成分はCMOS−3Naであることを確認した。
また、ろ液をICPにより分析したところ、ろ液中のイ
ットリウムイオンの濃度は0.5ppm以下であった。(Etherification Reaction) An etherification reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 22.6 g of yttrium oxide was used instead of lanthanum oxide. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered and the filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography. As a result, carboxymethoxysuccinic acid trisodium salt (CMOS-3Na) was 14.5 mol%.
It was found that a yield of (based on maleic anhydride) was obtained. The filtrate was evaporated to dryness to obtain white crystals.
As a result of analysis by 1 H-NMR and 13 C-NMR,
It was confirmed that the main component was CMOS-3Na.
When the filtrate was analyzed by ICP, the concentration of yttrium ions in the filtrate was 0.5 ppm or less.
【0074】実施例3(リン酸イットリウムの実施例) (分子軌道計算) 表2に示したリン酸イットリウムのモデル構造につい
て、実施例1と同じ分子軌道計算ソフトおよび可視化ソ
フト(Cerius 2 (MSI))を用いて、分子軌道を計算し、そ
の計算結果を表1に示す。上記リン酸イットリウムの軌
道のうち、LUMOおよびHOMO-1を表2に示す。リ
ン酸イットリウムのLUMOはイットリウム原子上に分
布し、その主成分はイットリウム原子の2つのローブを
有するd軌道であり、イットリウム原子を中心にして、
あれい状に分布している。そして、各ローブの中間には
不連続面があり、各ローブの中心を結ぶ直線がある。し
たがって、方向性の定義により、リン酸イットリウムの
LUMOは方向性を有する。一方、リン酸イットリウム
のHOMO-1は水酸基の酸素原子上に分布し、その主成
分は酸素原子の2つのローブを有するp軌道であり、酸
素原子を中心にして、あれい状に分布している。そし
て、各ローブの中間には不連続面があり、各ローブの中
心を結ぶ直線がある。したがって、方向性の定義によ
り、リン酸イットリウムのHOMO-1は方向性を有す
る。以上のように、リン酸イットリウムのLUMOおよ
びHOMO-1はいずれも方向性を有している。 Example 3 ( Example of Yttrium Phosphate) (Calculation of Molecular Orbital) For the model structure of yttrium phosphate shown in Table 2, the same molecular orbital calculation software and visualization software (Cerius 2 (MSI)) as in Example 1 were used. ) Is used to calculate the molecular orbitals, and the calculation results are shown in Table 1. Table 2 shows LUMO and HOMO- 1 among the orbits of the yttrium phosphate. The LUMO of yttrium phosphate is distributed on the yttrium atom, the main component of which is the d-orbit with two lobes of the yttrium atom.
It is distributed in a good shape. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, LUMO of yttrium phosphate has directionality. On the other hand, HOMO- 1 of yttrium phosphate is distributed on an oxygen atom of a hydroxyl group, and its main component is a p-orbital having two lobes of an oxygen atom. I have. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, HOMO- 1 of yttrium phosphate has directionality. As described above, both LUMO and HOMO- 1 of yttrium phosphate have directionality.
【0075】(リン酸イットリウムの調製) 塩化イットリウム6水和物149.06gを200gの
水に溶解した後、リン酸水素二ナトリウム12水和物1
43.2gを加え、48%水酸化ナトリウム水溶液でp
Hを9付近に調整した後、50℃の温度で1時間反応を
行った。反応終了後、生成した沈澱をろ過し、水で数回
洗浄した後、減圧乾燥し、白色固体92.8gを得た。
この固体生成物は、そのX線回折分析の結果から、リン
酸イットリウムの構造を含有していることを確認した。(Preparation of Yttrium Phosphate) After dissolving 149.06 g of yttrium chloride hexahydrate in 200 g of water, disodium hydrogen phosphate dodecahydrate 1
43.2 g was added, and p was added with a 48% aqueous sodium hydroxide solution.
After adjusting H to around 9, the reaction was carried out at a temperature of 50 ° C. for 1 hour. After completion of the reaction, the resulting precipitate was filtered, washed with water several times, and dried under reduced pressure to obtain 92.8 g of a white solid.
From the result of the X-ray diffraction analysis, it was confirmed that this solid product contained the structure of yttrium phosphate.
【0076】(エーテル化反応) 無水マレイン酸9.8gを水200gに溶解した後、酒
石酸15.0gを加え、さらに水酸化ナトリウム16.
0gを添加した。この溶液に上記で得たリン酸イットリ
ウム23.2gを添加し、さらにpHを10付近に調整
した後、90℃で撹拌下に24時間反応を行った。反応
終了後、反応液をろ過し、ろ液を高速液体クロマトグラ
フィーで分析したところ、酒石酸モノコハク酸4ナトリ
ウム塩(TMS−4Na)が15.9モル%(無水マレ
イン酸基準)の収率で得られることが分かった。なお、
このろ液を蒸発乾固して得られた白色結晶を1H−NM
Rおよび13C−NMRにより分析した結果、その結晶中
にはTMS−4Naが含まれていることを確認した。ま
た、ろ液を実施例1と同様に分析したところ、イットリ
ウムイオン濃度は1ppm以下であった。(Etherification reaction) After dissolving 9.8 g of maleic anhydride in 200 g of water, 15.0 g of tartaric acid was added.
0 g was added. After adding 23.2 g of the yttrium phosphate obtained above to this solution, and further adjusting the pH to around 10, the reaction was carried out at 90 ° C. with stirring for 24 hours. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and the filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography. As a result, monosodium succinate tartrate (TMS-4Na) was obtained in a yield of 15.9 mol% (based on maleic anhydride). I knew it could be done. In addition,
The white crystals obtained was evaporated to dryness filtrate 1 H-NM
As a result of analysis by R and 13 C-NMR, it was confirmed that TMS-4Na was contained in the crystals. When the filtrate was analyzed in the same manner as in Example 1, the yttrium ion concentration was 1 ppm or less.
【0077】実施例4(オキシ塩化ランタンの実施例) (分子軌道計算) 表2に示したオキシ塩化ランタンのモデル構造につい
て、実施例1と同じ分子軌道計算ソフトおよび可視化ソ
フト(Cerius 2 (MSI))を用いて、分子軌道を計算し、そ
の計算結果を表1に示す。オキシ塩化ランタンの軌道の
うち、LUMOおよびHOMO-1を表2に示す。オキシ
塩化ランタンのLUMOはランタン原子上に分布し、そ
の主成分はランタン原子の2つのローブを有するd軌道
であり、ランタン原子を中心にして、あれい状に分布し
ている。そして、各ローブの中間には不連続面があり、
各ローブの中心を結ぶ直線がある。したがって、方向性
の定義により、オキシ塩化ランタンのLUMOは方向性
を有する。一方、オキシ塩化ランタンのHOMO-1は塩
素原子上に分布し、その主成分は2つのローブを有する
p軌道であり、塩素原子を中心にして、あれい状に分布
している。そして、各ローブの中間には不連続面があ
り、各ローブの中心を結ぶ直線がある。したがって、方
向性の定義により、オキシ塩化ランタンのHOMO-1は
方向性を有する。以上のように、オキシ塩化ランタンの
LUMOおよびHOMO-1はいずれも方向性を有してい
る。 Example 4 ( Example of lanthanum oxychloride) (Calculation of molecular orbital) For the model structure of lanthanum oxychloride shown in Table 2, the same molecular orbital calculation software and visualization software (Cerius 2 (MSI)) as in Example 1 were used. ) Is used to calculate the molecular orbitals, and the calculation results are shown in Table 1. Table 2 shows LUMO and HOMO- 1 among the orbits of lanthanum oxychloride. LUMO of lanthanum oxychloride is distributed on the lanthanum atom, and its main component is a d-orbital having two lobes of the lanthanum atom, and is distributed in a fine shape with the lanthanum atom as a center. And there is a discontinuous surface in the middle of each lobe,
There is a straight line connecting the centers of each lobe. Thus, by definition of directionality, LUMO of lanthanum oxychloride has directionality. On the other hand, HOMO- 1 of lanthanum oxychloride is distributed on a chlorine atom, and its main component is a p-orbital having two lobes, which are distributed in a fine shape with the chlorine atom as a center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Thus, by definition of directionality, HOMO- 1 of lanthanum oxychloride has directionality. As described above, both LUMO and HOMO- 1 of lanthanum oxychloride have directionality.
【0078】(オキシ塩化ランタンの調製) 塩化ランタン水和物92.8gを600℃で24時間加
熱することにより白色固体47.4gを得た。この白色
固体はX線回折分析の結果から、オキシ塩化ランタンの
構造を含有していることを確認した。(Preparation of Lanthanum Oxychloride) By heating 92.8 g of lanthanum chloride hydrate at 600 ° C. for 24 hours, 47.4 g of a white solid was obtained. From the result of the X-ray diffraction analysis, it was confirmed that this white solid contained a structure of lanthanum oxychloride.
【0079】(エーテル化反応) 実施例1のエーテル化反応において、酸化ランタンの代
わりにオキシ塩化ランタン23.7gを用いた以外は、
実施例と同様にしてエーテル化反応を行った。反応終了
後、反応溶液をろ過し、ろ液を高速液体クロマトグラフ
ィーで分析したところ、カルボキシメトキシコハク酸ト
リナトリウム塩(CMOS−3Na)が35.8モル%
(無水マレイン酸基準)の収率で得られたことが分かっ
た。なお、このろ液を蒸発乾固して得られた白色結晶を
1H−NMRおよび13C−NMRにより分析した結果、
その主成分はCMOS−3Naであることを確認した。
また、ろ液をICPにより分析したところ、ろ液中のラ
ンタンイオンの濃度は0.5ppm以下であった。(Etherification Reaction) In the etherification reaction of Example 1, except that 23.7 g of lanthanum oxychloride was used instead of lanthanum oxide.
An etherification reaction was performed in the same manner as in the example. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered, and the filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography. As a result, carboxymethoxysuccinic acid trisodium salt (CMOS-3Na) was 35.8 mol%.
It was found that a yield of (based on maleic anhydride) was obtained. The filtrate was evaporated to dryness to obtain white crystals.
As a result of analysis by 1 H-NMR and 13 C-NMR,
It was confirmed that the main component was CMOS-3Na.
When the filtrate was analyzed by ICP, the concentration of lanthanum ions in the filtrate was 0.5 ppm or less.
【0080】比較例1(リン酸カルシウムおよびリン酸
マグネシウムの比較例) (分子軌道計算) 表2に示したリン酸カルシウムのモデル構造について、
実施例1と同じ分子軌道計算ソフトおよび可視化ソフト
(Cerius 2 (MSI))を用いて、分子軌道を計算し、その計
算結果を表1に示す。リン酸カルシウムのモデル構造の
LUMOおよびHOMOを表2に示す。リン酸カルシウ
ムのHOMOは水酸基の酸素原子上に分布し、その主成
分は酸素原子の2つのローブを有するp軌道であり、酸
素原子を中心にして、あれい状に分布している。そし
て、各ローブの中間には不連続面があり、各ローブの中
心を結ぶ直線がある。したがって、方向性の定義によ
り、リン酸カルシウムのHOMOは方向性を有する。し
かしながら、リン酸カルシウムのLUMOはカルシウム
原子上に分布しているものの、その主成分がs軌道であ
り、方向性がないため、リン酸カルシウムはエーテル反
応用固体触媒とはならない。リン酸カルシウムと同様
に、リン酸マグネシウムのLUMOはマグネシウム原子
上に分布しているものの、その主成分がs軌道であり、
方向性がないため、リン酸マグネシウムは、エーテル反
応用固体触媒とはならない。 Comparative Example 1 ( Comparative Example of Calcium Phosphate and Magnesium Phosphate) (Calculation of Molecular Orbital) For the model structure of calcium phosphate shown in Table 2,
The same molecular orbital calculation software and visualization software as in Example 1.
The molecular orbital was calculated using (Cerius 2 (MSI)), and the calculation result is shown in Table 1. Table 2 shows LUMO and HOMO of the model structure of calcium phosphate. The HOMO of calcium phosphate is distributed on the oxygen atom of the hydroxyl group, and its main component is a p-orbital having two lobes of the oxygen atom, and is distributed in a fine shape with the oxygen atom as the center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, the HOMO of calcium phosphate has directionality. However, although the LUMO of calcium phosphate is distributed on the calcium atom, its main component is s orbitals and it has no direction, so calcium phosphate does not become a solid catalyst for ether reaction. Like calcium phosphate, the LUMO of magnesium phosphate is distributed on magnesium atoms, but its main component is the s orbital,
Due to the lack of directionality, magnesium phosphate does not become a solid catalyst for ether reactions.
【0081】(エーテル化反応) 実施例1で触媒として使用される酸化ランタンをリン酸
カルシウムに変更する以外は、実施例1と同様にして反
応を行ったが、カルボキシメトキシコハク酸トリナトリ
ウム塩(CMOS−3Na)は得られなかった。また、
触媒をリン酸マグネシウムに変更して反応を行ったが、
同様に、CMOS−3Naは得られなかった。(Etherification reaction) The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the lanthanum oxide used as the catalyst in Example 1 was changed to calcium phosphate, but the reaction was carried out in the same manner as in sodium carboxymethoxysuccinate (CMOS- 3Na) was not obtained. Also,
The reaction was performed by changing the catalyst to magnesium phosphate,
Similarly, CMOS-3Na was not obtained.
【0082】比較例2(リン酸鉄の比較例) (分子軌道計算) 表2に示したリン酸鉄のモデル構造について、実施例1
と同じ分子軌道計算ソフトおよび可視化ソフト(Cerius
2 (MSI))を用いて、分子軌道を計算し、その計算結果を
表1に示す。リン酸鉄のモデル構造のLUMOおよびH
OMOを表2に示す。リン酸鉄のHOMOはリン酸基の
酸素原子上に分布し、その主成分は酸素原子の2つのロ
ーブを有するp軌道であり、酸素原子を中心にして、あ
れい状に分布している。そして、各ローブの中間には不
連続面があり、各ローブの中心を結ぶ直線がある。した
がって、方向性の定義により、リン酸鉄のHOMOは方
向性を有する。一方、リン酸鉄のLUMOは鉄原子上に
分布し、その主成分は鉄原子の4つのローブを有するd
軌道であり、鉄原子の2または3つのローブを有する軌
道ではない。したがって、方向性の定義により、リン酸
鉄のLUMOは方向性を有しないため、リン酸鉄はエー
テル反応用固体触媒とはならない。 Comparative Example 2 ( Comparative Example of Iron Phosphate) (Calculation of Molecular Orbital) The model structure of iron phosphate shown in Table 2 was used in Example 1
Molecular orbital calculation software and visualization software (Cerius
2 (MSI)), the molecular orbital was calculated, and the calculation result is shown in Table 1. LUMO and H of the model structure of iron phosphate
Table 2 shows the OMO. The HOMO of iron phosphate is distributed on the oxygen atom of the phosphate group, and its main component is a p-orbital having two lobes of the oxygen atom, which are distributed in a fine shape with the oxygen atom as the center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, HOMO of iron phosphate has directionality. On the other hand, LUMO of iron phosphate is distributed on iron atoms, and its main component is d with four lobes of iron atoms.
Orbitals, not orbitals with two or three lobes of iron atoms. Therefore, according to the definition of directionality, since LUMO of iron phosphate does not have directionality, iron phosphate does not become a solid catalyst for an ether reaction.
【0083】(エーテル化反応) 実施例1で触媒として使用される酸化ランタンをリン酸
鉄に変更する以外は、実施例1と同様にして反応を行っ
たが、リン酸鉄は分解し、カルボキシメトキシコハク酸
トリナトリウム塩(CMOS−3Na)は得られなかっ
た。(Etherification reaction) The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that lanthanum oxide used as the catalyst in Example 1 was changed to iron phosphate. Trimethoxysodium succinate (CMOS-3Na) was not obtained.
【0084】比較例3(リン酸アルミニウムの比較例) (分子軌道計算) 表2に示したリン酸アルミニウムのモデル構造につい
て、実施例1と同じ分子軌道計算ソフトおよび可視化ソ
フト(Cerius 2 (MSI))を用いて、分子軌道を計算し、そ
の計算結果を表1に示す。リン酸アルミニウムのモデル
構造のLUMOおよびHOMOを表2に示す。リン酸ア
ルミニウムのHOMOは水酸基の酸素原子上に分布し、
その主成分は酸素原子の2つのローブを有するp軌道で
あり、酸素原子を中心にして、あれい状に分布してい
る。そして、各ローブの中間には不連続面があり、各ロ
ーブの中心を結ぶ直線がある。したがって、方向性の定
義により、リン酸アルミニウムのHOMOは方向性を有
する。一方、リン酸アルミニウムのLUMOはアルミニ
ウム原子上に分布し、その主成分はアルミニウム原子の
s軌道であり、不連続面がない。したがって、方向性の
定義により、リン酸アルミニウムのLUMOは方向性を
有しないため、リン酸アルミニウムはエーテル反応用固
体触媒とはならない。 Comparative Example 3 ( Comparative Example of Aluminum Phosphate) (Calculation of Molecular Orbital) For the model structure of aluminum phosphate shown in Table 2, the same molecular orbital calculation software and visualization software (Cerius 2 (MSI)) as in Example 1 were used. ) Is used to calculate the molecular orbitals, and the calculation results are shown in Table 1. Table 2 shows LUMO and HOMO of the model structure of aluminum phosphate. HOMO of aluminum phosphate is distributed on oxygen atom of hydroxyl group,
Its main component is a p-orbital having two lobes of oxygen atoms, which are distributed in a fine shape with the oxygen atoms as the center. There is a discontinuous surface in the middle of each lobe, and there is a straight line connecting the centers of each lobe. Therefore, according to the definition of directionality, HOMO of aluminum phosphate has directionality. On the other hand, LUMO of aluminum phosphate is distributed on aluminum atoms, the main component of which is s orbitals of aluminum atoms, and there is no discontinuous surface. Therefore, according to the definition of directionality, aluminum phosphate does not become a solid catalyst for an ether reaction because LUMO of aluminum phosphate has no directionality.
【0085】(エーテル化反応) 実施例1で触媒として使用される酸化ランタンをリン酸
アルミニウムに変更する以外は、実施例1と同様にして
反応を行ったが、カルボキシメトキシコハク酸トリナト
リウム塩(CMOS−3Na)は得られなかった。(Etherification Reaction) The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the lanthanum oxide used as the catalyst in Example 1 was changed to aluminum phosphate. The reaction was carried out, however, trisodium carboxymethoxysuccinate ( CMOS-3Na) was not obtained.
【0086】[0086]
【表1】 [Table 1]
【0087】[0087]
【表2】 [Table 2]
【0088】[0088]
【発明の効果】本発明の方法で選択されたエーテル化反
応用固体触媒は、分子軌道によって規定されるため、煩
雑な実験を行ってその触媒活性を確かめる必要はなく、
エーテル化反応を簡便、かつ効率よく行うことを可能に
することができる。Since the solid catalyst for the etherification reaction selected by the method of the present invention is defined by molecular orbitals, it is not necessary to conduct complicated experiments to confirm the catalytic activity.
The etherification reaction can be performed easily and efficiently.
【0089】本発明のエーテル化合物の製造方法は、従
来の均一系反応の代わりに、上記固体触媒の存在下に不
均一系反応を行わせて、水酸基を有する有機化合物と不
飽和カルボン酸化合物とを反応させるため、対応するエ
ーテル化合物を、簡便、かつ効率よく製造することがで
きる。[0089] manufacturing method of an ether compound of the present invention, instead of the conventional homogeneous reaction, in the presence of the solid catalyst to perform the heterogeneous reaction, an organic compound having a hydroxyl group and an unsaturated carboxylic acid compound and for reacting the corresponding ether compounds, simple and can be manufactured efficiently.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56)参考文献 特開 平10−66868(JP,A) 特開 平2−85224(JP,A) 特開 平2−42037(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 C07B 61/00 300 CA(STN) JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (56) References JP-A-10-66868 (JP, A) JP-A-2-85224 ( JP, A) JP-A-2-42037 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-38/74 C07B 61/00 300 CA (STN) JICST file (JOIS)
Claims (4)
原子とを含む金属化合物(但し、ランタンのリン酸塩を
除く。)を必須成分とし、下記製造方法(1)に用いら
れる触媒の選択方法であって、 前記金属化合物の分子軌道を求め、 前記金属原子上の最低空軌道(LUMO)と、 前記非金属原子上の最高被占軌道(HOMO)およびそ
の次の被占軌道(HOMO -1 )と、 を備え、 前記最低空軌道(LUMO)と、前記最高被占軌道(H
OMO)またはその次の被占軌道(HOMO -1 )の何れ
か1つとが方向性を有する金属化合物を選択する、 エーテル化反応用固体触媒の選択方法。製造方法
(1):水酸基を有する有機化合物と、不飽和カルボン
酸化合物とを反応させる、エーテル化合物の製造方法 1. A metal compound containing non-metallic atoms bonded to the metal atom and a metal atom (excluding phosphate lanthanum.) As essential components, the catalyst used in the following production method (1) A selection method , wherein a molecular orbital of the metal compound is obtained , a lowest unoccupied orbital (LUMO) on the metal atom, a highest occupied orbital (HOMO) on the non-metallic atom, and
The next occupied orbit (HOMO -1 ) , the lowest unoccupied orbit (LUMO) and the highest occupied orbit (H
OMO) or the next occupied orbit (HOMO -1 )
One bets selects the metal compound having a directivity, the selection method of the solid catalyst or. Manufacturing method (1): an organic compound having a hydroxyl group, is reacted with an unsaturated carboxylic acid compound, prepared how the ether compound
道(HOMO)または軌道(HOMO -1 )との方向が同
方向である請求項1に記載のエーテル化反応用固体触媒
の選択方法。2. A track having the directivity (LUMO) and trajectories
The solid catalyst for an etherification reaction according to claim 1, wherein the direction of the road (HOMO) or the orbit (HOMO- 1 ) is the same direction.
How to choose .
または2に記載のエーテル化反応用固体触媒の選択方
法。3. The method according to claim 1, wherein said metal atom is a rare earth atom.
Or 2 ) Selection of solid catalyst for etherification reaction
Law .
テル化反応用固体触媒を選択し、 選択された エーテル化反応用固体触媒の存在下に、 水酸基を有する有機化合物と、不飽和カルボン酸化合物
とを反応させるエーテル化合物の製造方法。 4. The method according to claim 1, wherein
An organic compound having a hydroxyl group and an unsaturated carboxylic acid compound are selected in the presence of the selected solid catalyst for the etherification reaction .
And a method for producing an ether compound .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09114797A JP3228695B2 (en) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Method for selecting solid catalyst for etherification reaction and method for producing ether compound |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP09114797A JP3228695B2 (en) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | Method for selecting solid catalyst for etherification reaction and method for producing ether compound |
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|---|---|---|---|---|
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1997
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