TWI374774B - Oxidation method for organic compounds - Google Patents

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1374774 __ 第95106946號專利申請案 r 101年7月11曰修正替換頁 .·九、發明說明： ，【發明所屬之技術領域】 本發明係有關有機化合物之氧化方法以及有機化合物 之製程。更詳言之，係有關在使用醯亞胺化合物作為觸媒 的有機化合物之氧化方法以及有機化合物之製程中，能夠 降低為補充變質觸媒之費用的氧化方法以及製程。 【先前技術】 N-羥基醯亞胺化合物、N-烷氧基醯亞胺化合物、N-醯 鲁氧基酸亞胺化合物等醯亞胺化合物等對於使用氧分子的有 機化合物之氧化具有高反應效率、高選擇率及適用基質廣 泛等優點，已知為極為優異之觸媒（專利文獻1、2、3等）。 不過此類酿亞胺化合物也被認定會在反應過程中發生變質 而導致活性逐漸下降。此種變質過程有幾種可能性，但主 要的原因則列舉如下。 上述醯亞胺化合物在反應中不論何者均變化為N_經 鲁基醯亞胺並表現活性。而該活性的表現機制被認為是下列 情形。亦即’貧先，連接於醯亞胺之氮原子的羥基之氧原 子及氫原子易於均等離解（dissociation)並產生自由基。接 著此自由基經被氧化基質奪取氫，而啟動氧化反應之自由 ‘ 基連鎖反應。而醯亞胺化合物則在恢復原狀後再次重複同 . 樣的作用’亦延長自由基的連鎖反應。但是因具有上述反 應特性使得由N-羥基醯亞胺所產生之自由基無法避免與 經被氧化基質所形成的自由基等結合，亦即引起所謂的中 止反應。此結果使得N-羥基醯亞胺喪失活性部位的Ν·經 317959修正本 5 1374774 - 第95106946號專利申請案 , I 101年7月11曰修正替換頁 •基醯亞胺結構。然後’在此中止反應中所產生的來自N-.羥基醯亞胺之化合物祇能進一步變質而無法再度恢復成 N-羥基醯亞胺。 另外別的變質過程被認為是由氡化反應所形成的水分 造成醯亞胺化合物的酸亞胺部分經水解而變質。另外，別 的變質過程被涊為是醯亞胺化合物的N_〇鍵結被共存的金 屬助觸媒等切斷而變質。不論是上述何者，都與間歇式、 連續式等反應型式無關’祇要是循環再利用醯亞胺化合物 籲時，則必須補充在反應過程中變質的部分，使得生產成本 增加。

此類課題的解決方法則有提案將以_羥基醯亞胺化合 物的變質產物（分解產物）取出，依需要加以處理後藉由二 羥基胺的反應再一次構築活性部位的N_羥基醯亞胺結 構，使N-羥基醯亞胺化合物再生、利用（專利文獻4、5)。 此法與購買新穎的>^基醯亞胺化合物或購買該原料製 造該化合物比較雖然較為經濟’但因一般在將有機化合物 以分子狀態的氧氧化時所使用的N_經基酿亞胺化合物的 使用量極J，因此，為分離基醯亞胺化合物的變 物需要耗費大㈣能源。另外由分離出的n㈣酿 合=質產物來重生觸媒的量要完全補足因變質所減少 的篁上有其困難。 參考文獻1:日本專卿開平^刪9號公報 =文獻2:日本專利特開平1()_57814號公報 夕文獻3 ·曰本專利特開平9-327626號公報 317959修正本 6 1374774 第95106946號專利申請案 | 101年7月11曰修正替換^ . 參考文獻4 ··曰本專利特開平Π-188265號公報 、 參考文獻5 :曰本專利特開2001-286765號公報 【發明内容】 (發明所欲解決的課題） 因此’本發明的目的是提供有機化合物的氧化方法及 有機化合物的製程，該氧化方法係將有機化合物在由n_ 羥基醯亞胺化合物或N_經取代之羥基醯亞胺化合物（在與 _酿亞胺的氮原子結合的氧原子上具有取代基的化合物）所 構成的觸媒存在下，利用氧進行氧化反應時，能夠簡單且 廉價的補充反應過程中變質的觸媒。 (發明所欲解決課題的手段） 本發明者為了達成上述目的經過銳意的探討結果發 現，在使用可甴反應產物、反應中間產物或反應副產物衍 生的觸媒之同時，為補給在反應過程中變質的觸媒而使用 目的產物、反應中間產物或反應副產物製造觸媒，藉由將 癱該觸媒供給反應系，而可以以簡便且廉價補充觸媒，遂而 完成本發明。 亦即’本發明提供一種有機化合物之氧化方法，係將 有機化合物在觸媒的存在下利用氧進行氧化的方法，其特 徵係：在使用由目的產物 '反應中間產物或反應副產物所 衍生的N-經基醯亞胺化合物或N-經取代之經基酿亞胺化 合物作為觸媒時，為了補充該觸媒在反應甲因變質所減少 的量’而將該觸媒由在反應中產生的目的產物、反應中間 產物及反應副產物中所選擇的至少一種成分製造，並使用 3Π959修正本 7 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 ^ •於該氧化反應令。上述N-羥基醯亞胺化合物或N-經取代 .之經基酿亞胺化合物以N_羥基環狀醯亞胺化合物或N—經 取代之羥基環狀醯亞胺化合物為佳。 在此種氧化方法中’將由在反應中產生的目的產物、 反應中間產物及反應副產物中所選擇的至少一種成分所製 造的觸媒與由反應混合物所回收的沒有變質的觸媒可一同 使用在氧化反應中。上述反應中產生的目的產物、反應中 鲁間產物及反應副產物中所選擇的至少一種成分以多元羧 酸、多元羧酸酐或此類化合物之混合物為佳。 在本發明的有機化合物的氧化方法中，將下列式（1)

(式中η表示4至20的整數。式中所示環狀化合物可具有 取代基） 所示環燒類以氧氧化’並在製造至少一種選自所對應之環 籲院酮類、環烷醇類及主鏈的碳數為η的二羧酸類化合物 時，可由目的產物、反應中間產物或反應副產物衍生之下 列式（2)

(式中m表示2至（η-2)的整數。R表示氫原子或有機基。 式中所示環狀化合物可具有取代基） 所示的Ν-羧基環狀醯亞胺化合物或Ν-經取代之經基環狀 317959修正本 8 1374774 ___ ， 第95106946號專利申請案 101年7月11曰修正替換頁 -.酿亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為補充該觸媒在反應 ，中因變質而減少的量’亦可由反應所生成之目的產物、反 應t間產物及反應副產物之群中所選擇的至少一種成分製 造該觸媒，並使用於氧化反應中。 在此狀態包含’例如：⑴將環己烧以氧氧化，而在製 造至少一種選自環己酮類、環己醇類及己二酸之群中的化 合物時，由其反應副產物之琥珀酸或戊二酸衍生的N_經基 •琥拍酿亞胺化合物或N-經取代之經基琥珀酿亞胺化合物 或N-羥基戊二醯亞胺化合物或n-經取代之羥基戊二醯亞 胺化合物作為觸媒使甩的同時，為補充該觸媒在反應中因 變質而減少的量’由反應產生的琥珀酸及/或戊二酸製造該 觸媒，並使用於氧化反應的狀態； (ii)將環戊烧以氧氧化，而在製造至少一種選自環戊酮 類、環戊醇類及戊二酸之群中的化合物時，由其反應副產 物之琥拍酸或目的產物的戊二酸衍生的N_羥基琥珀醯亞 鲁胺化合物或N-經取代之羥基琥珀醯亞胺化合物或N_經基 戊二醯亞胺化合物或N-經取代之經基戊二醯亞胺化合物 作為觸媒使用的同時，為補充該觸媒在反應中因變質而減 少的量，由反應產生的琥珀酸及/或戊二酸製造該觸媒，並 • 使^用於氧化反應的狀態； • (Hi)將環十二烷以氧氧化，而在製造至少一種選自環十 二酮類、環十二醇類及十二烷二酸之群中的化合物時，由其 反應副產物之琥珀酸或戊二酸衍生的N_羥基琥珀醯亞胺化 合物或N-經取代之羥基琥珀醯亞胺化合物或N_幾基戊二醯 317959修正本 9 1374774 第95106946號專利申請素 η» 年7 月 na 修 .亞胺化合物或Ν-經取代之羥基戊二醯亞胺化合物作為觸 .媒使用的同時，為補充該觸媒在反應中因變質而減少的 罝’由反應產生的號拍酸及/或戊二酸製造該觸媒並使用於 氧化反應的狀態。 在本發明的有機化合物的氧化方法中，另外將下列式 (3)

有機基。Ra、Rt、R (式中R、Rb為相同或相異，表示可由氧化轉換為叛基之 基R &、汉3、尺4為相同或相異，表示氫原子、_素或 、R2、R3、R4中之兩個以上亦可結合 且再與構成笨環之丨或2個以上碳原子共同形成芳香族環 或非芳香族環） 所不化合物以氡氧化，並在製造以下列式（4a)、（4b)

(式中 R1、R2、R3、R4 J 或有機基。；R1、R2、R3、 構成苯環之1或2個以」 、R為相同或相異，表示氫原子、 、鹵素 R4中之兩個以上亦可結合且再與 香族環。） 所示之芳香族二緩酸、 上碳原子共同形成芳香族環或非芳 芳香族二羧酸酐或該混合物時 317959修正本 1374774 第95106946號專利申請索 1〇1年7月11日修正簪埴苜 •由目的產物、反應中間產物或反應副產物衍生的下列式（5)

(式中尺1、；^、^、R4為相同或相異，表示氫原子 '齒素 或有機基。R1、R2、H3、R4中之兩個以上亦可結合且再與 構成本環之1或2個以上碳原子共同形成芳香族環或非芳 香族環。R表示氫原子或有機基） 所示的環狀醯亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為補充該 觸媒在反應中因變質而減少的量，而可由反應中所生成的 目的產物、反應中間產物及反應副產物之群中所選擇的至 少一種成分製造該觸媒並使用於氧化反應中。此時，較佳 為由反應所生成之式（4a)所示之芳香族二羧酸及式（4^所 示之芳香族二羧酸酐群所選擇至少一種成分製造觸媒，並 使用於氧化反應中。 ' 在本發明的有機化合物的氧化方法中，進一 +

式(6) J

‘Rd 表示可由氧化轉換為羧 7’表示氫原子、齒素或 ^中之兩個以上亦可結

(式中Rc、Rd、Re為相同或相異，I 基之基。R5、R6、R7為相同或相異， 有機基。RC、Rd、Re、R5、R6、r7 317959修正本 11 丄/4//4 第95106946號專利申請案 年7月11日修正替換頁 之1或2個以上碳原子共同形成芳香族 合且再與構成笨環 •環或非芳香族環） 所示化合物以氡氧介 礼礼化並在製造以下列式（7a)、（7b)

二二 個以上亦可結合且再與構成苯環 一或」固以上石反原子共同形成芳香族環或非芳香族環 所不之方香族三羧酸、芳香族三羧酸單酐或該混合物時， 可由目的產物、反應中間產物或反應副產物衍生的下列式

之或2個以上石炭原子共同形成芳香族環或非芳香族产。 R表示氫原子或有機基） 衣 所示的環狀醯亞胺化合物作為觸媒的_，為補充 在反應中因變質而減少的量，.可由反應中所生成之 、 物、反應中間產物及反應副產物之群中所選擇的至+ 一 成分製造該觸媒’並使用於氧化反應中。此時，較二: 317959修正本 12 1374774 第95106946號專利申請案 由反應中所生叙式（7a)所示之 示之芳香族三賴單野之群中所選^㈣及式（7b)所 媒，並使用於氧化反應中。擇至少—種成分製造觸 列式(t)本發㈣錢化合物的氧化方法中，更進-步將下

⑼ (式中“、：^^以為相同或 +隻8 Q 』飞相/、表不可由氧化轉換 為竣基之基。r8、r9為相同戋相異 _ m w κ〜目Μ㈣’表不氫原子、鹵素或 有機基。R、Rg、Rh、以…之兩個以上亦可結合 且再與構成苯環之1或2個以上碳原子共同形成芳香族環 或非芳香族環。） 所示化合物以氧氧化，並在製造以下列式（i〇a)、（1〇 (l〇c)

(式中R、R9為相同或相異，表示氫原子、鹵素或有機基) 所示之芳香族四羧酸、芳香族四羧酸單酐、芳香族四缓酸 二酐或該等之混合物時，可由該目的產物、反應中間產物 或反應副產物衍生的下列式（11a)、（lib) 317959修正本 13 丄374774 第95106946號專利申請案 101年7月11曰修正替^‘

(式中R8、R9為相同或相異，表示氫原子、齒素或有機基。 R表示氫原子或有機基）

所不的裱狀醯亞胺化合物或環狀二醯亞胺化合物作為觸媒 的同時，為補充該觸媒在反應中因變質而減少的量，可由 反應中所生成之目的產物、反應中間產物及反應副產物之 群中所選擇的至少一種成分製造該觸媒，並使用於氧化反 應中。此時，較佳者係由反應中所生成之式（1〇a)所示之芳 香族四羧酸及式（10b)所示之芳香族四羧酸單酐、以及式 (l〇c)所示之芳香族四羧酸二酐之群中所選擇至少一種成 分製造觸媒，並使用於氧化反應中。 本發明另外提供一種有機化合物之製程，包含下列步 驟： 反應步驟A:將有機化合物以可由目的產物、反應中 間產物或反應副產物所衍生的N_羥基醯亞胺化合物或N_ 經取代之羥基醯亞胺化合物作為觸媒來使用，並經氧使之 氧化； 分離步驟B:將反應步驟a所生成之目的產物，及為 補充觸媒在反應_因變質所減少的量而將製造該觸媒所需 使用之在反應中生成的目的產物、反應中間產物、及反應 副產物所成群組令所選擇的至少1種成分加以分離； 317959修正本 14 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替拖^ • 觸媒製造步驟C :使用以分離步驟B中所分離之觸媒 •製造用之成分來製造觸媒；以及 觸媒供給步驟D:將觸媒製造步驟C中所得之觸媒供 給於反應步驟A。 上述製程可進一步包含由反應步驟A的反應混合物回 收非變質觸媒的觸媒回收步驟E。 (發明的效果） 本發明中，觸媒係使用可由目的產物、反應中間產物 或反應副產物所衍生的觸媒，且為補充該觸媒在反應過程 因變質而減少的量，而由反應中所生成之目的產物、反應 中間產物及反應副產物之群中選擇至少一種成分製造觸 媒，並將其使用於該氧化反應中。在此為了將目的產物成 品化、另外為了將反應中間產物再次送回反應系，進一步 為了廢棄反應副產#，而有必要以各個某些形態由反應混 合物分離出，此種步驟與提供作為觸媒的醯亞胺化合物製 _造的原料供給無關，是本質上所必要的步驟。另外，通常 上述成分的量多出觸媒之使用量。因此，由於可利用部分 反應中所生成的目的產物、反應中間產物或反應副產物製 造觸媒，而極易於補充因變質所減少的觸媒量。另外亦沒 •必要單獨分離極少量的觸媒變質產物。因此根據本發明， 在N-痤基醯亞胺化合物或N_經取代之經基趨亞胺化合物 觸媒的存在下，將有機化合物以氧氣氧化時，使得在反應 過程中可簡單且廉價的補給變質的觸媒。 【實施方式】 ' 317959修正本 15 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 • 本發明中，作為原料所使用的有機化合物，祇要由氧 .氧化所生成的目的產物、反應中間產物（來自原料的反應中 間產物）、反應副產物（來自原料的反應副產物）中至少一種 能夠衍生N-經基醯亞胺化合物或N_經取代之羥基醯亞胺 化合物（例如，N-羥基環狀醯亞胺化合物或N_經取代之羥 基環狀醯亞胺基化合物）者，而並無特別限定。而在本發明 中’可將由該目的產物、反應中間產物或反應副產物衍生 之N-羥基環狀醯亞胺化合物或N—經取代之羥基醯亞胺化 合物（例如，N-羥基醯亞胺化合物或Ν·經取代之羥基環狀 醯亞胺基化合物）作為觸媒使用。 作為原料使用的有機化合物之代表例可列舉為：以上 述式（1)表示之化合物、式（3)表示之化合物、式（6)表示之 化合物以及式（9)表示之化合物等。

在式（1)所示之化合物中，η表示4至20的整數。式（1) 中所示之％狀化合物可具有取代基。η以5至丨5為佳，其 中5、6、12或15特佳。式（1)中所示環狀化合物（環烷環） 可具有之取代基之例 > :鹵素料，可具有齒素原子之烧 基、環烷基、芳基、可具有_素原子之烷氧基、可經保護 基保護的羥基、可經保護基保護的羥基（函）烷基、可經保 護基保護的胺基、可經保護基保護的綾基、可經保護基保 護的磺基、可經保護基保護的醯基（acyl)、氰基、硝基、侧 氧基(=〇)等。保護基可使用有機合成領域中之慣用者。 上述齒素原子包含I原子、氣原子、㈣子、填原子 可具有齒素原子之烷基可列舉如 甲基、乙基、丙基、異 317959修正本 16 1374774 土丁基I 丁基、t-丁基、己基等碳原子數約為1至 .15的烧基（以Cl 1〇院基為佳，c"烧基更佳）；三敦甲基、 3乙^碳原子數約為！至15的^基（以^。^基 為佳’ Cu齒烧基更佳）等。環烧基可列舉如：環戍燒、巧 ^烧等碳原子數3至15的環烧基等。芳基之例如：笨基t 萘基等。可具有齒素原子之烷氧基可例舉如：甲氧基、乙 氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、t_丁氧基、己&基等 碳原子數約為1至15的炫氧基（以CiiQ院氧基為佳， 燒氧基更佳）；三氟曱氧基等碳原子數約為i至15的齒燒 氧基（以C^o齒烷氧基為佳，Ci 6函烷氧基更佳）等。羥基 烷基之例如：羥甲基、羥乙基、羥丙基、1·羥基_i_甲基乙 基2,2,2-二氟-1-二氟曱基_丨_羥乙基等（以羥基_Ci4烷基、 羥基-C!.4鹵烷基等為佳）等。醯基之例如：曱醯基、乙醯 基、丙醯基、丁醯基、異丁醯基、三甲基乙醯基等Gw脂 肪族醯基；乙醯乙醯基；苯甲醯基等芳香族醯基等。 式（1)所示之化合物係以環烷環上無取代基之化合物 (環烷）、在環烷環上具有甲基等C1_6烷基的化合物為特 佳。以式（1)所示之代表性化合物有：環己烷、環戊烷、環 十二烷、環十五烷等。 利用N-羥基醯亞胺化合物或N_經取代之羥基醯亞胺 化合物作為觸媒將式（1)所示之化合物以氧氧化時，即可得 到對應之主要產物之環烷酮類、環烷醇類、主鏈之碳原子 數為η之二羧酸類。此類產物之生成比例可由反應條件（例 如：觸媒種類及使用量、反應溫度、反應時間等）調整。另 317959修正本 17 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 外生成主鏈之碳片子激 奴原子數小於n之二羧酸類之副產物一 =·當使用環已垸作為式⑴所示之化合物時，主要 铷广冑己醇、己二酸的任一種或該等之混合物， 為琥站酸、戊二酸等。當使用環戊烷作為式⑴所示 化“勿時，主要得到環戊_、環戊醇、戊二酸的任一種 ::等之混合物’而副產物為琥終另外使用環十二烷 1為式（1)所示之化合物時，主要得到環十二酮環十二 醇、十二烷二酸的任一種或該等之混合物，副產物為琥珀 酸、戊二酸等。 π使用式（1)的化合物作為原料，在製造對應之環烷酮、 %烷醇、主鏈之碳原子數為η之二羧酸的任一種或該等之 Ί時’可由上述目的產物、反應中間產物或反應副產 物衍生上述式（2)所示之Ν_羥基環狀醯亞胺化合物或Ν經 取代之羥基環狀醯亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為了 補充該觸媒在反應過程因變質而減少的量，由反應中所生 成之目的產物、反應中間產物及反應副產物之群中選擇至 少一種成分製造觸媒，並將其使用於該氧化反應中。 式（2)中’ m為2以上（η-2)以下之整數。以m為2或3 時為特佳。R表示氫原子或有機基。作為R之有機基以在 反應條件下例如藉由水解可取代成氫原子之基為佳。此類 有機基之例如：烷基（例如甲基、t_丁基等Ci 4烷基等）、烯 基（例如烯丙基等）、環烷基（例如環己基等）、芳基（例如2， 4-二硝基苯基等）、芳烷基（例如苯曱基、2，6_二氣苯曱基、 三苯基甲基等）；取代曱基（例如曱氧基甲基、曱硫基曱基、 317959修正本 18 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11曰修正替換頁 、2-甲氧基乙氧基甲基等）、 1-甲基-1-甲氧基乙基、2- *笨甲基氧基甲基、t· 丁氧基甲基 .取代乙基（例如1-乙氧基乙基、 甲氧基乙基等）、四氫。比喊基、四氫咬喃基、卜經烷基（例 如1-羥乙基、1-羥己基等）等與鄰接的氧原子形成縮酴或半 縮酚之基等；醯基〔例如甲醯基、乙醯基、丙醯基、丁醯 基、異丁醯基、戊醯基、三甲基乙醯基、己醯基、庚醯基、

辛醯基、壬醯基、癸醯基、十二醯基、十四醯基、十六醯 基、十八醯基等脂肪族醯基等脂肪族飽和或脂肪族不 飽和醯基（特別是Ci-6脂肪族醯基）；乙醯乙醯基；環戊羰 基、環己羰基等環鏈烷羰基等脂環醯基；苯曱醯基、萘曱 醯基等芳香族醯基等〕、磺醯基（甲磺醯基、乙磺醯基、三 氟曱磺醯基、笨磺醯基、p_曱苯磺醯基、萘磺醯基等）、烷 氧碳基（例如曱氧幾、乙氧幾基、t_丁氧幾基# Cu的烧 氧基-羰基等）、芳烷氧羰基（例如苯甲氧羰基、p甲氧基苯 曱氧羰基等）、有取代或無取代的胺基甲醯基（例如胺基甲 醯基、甲基胺基甲酿基、苯基胺基曱醯基等）、由無機酸(硫 酸、硝酸、磷酸、硼酸等）去除OH基之基、取代矽烷基（例 如三f基我基、t_丁基二甲基我基、三苯甲基石夕烧基、 三苯基矽烷基等）等。 較佳之R係如：氫原子；與鄰接的氧結合成縮酚或半 縮酚之基；羧酸、磺酸、碳酸、胺基甲酸、硫酸、磷酸、 硼酸等去除OH基之基（醯基、磺醯基、烷氧羰基、胺基曱 醯基等）等可易於藉由水解而轉換成氫原子之基等。該等之 中’特佳之R為氫原子或㈣（特別是％脂肪族酿基中 317959修正本 1374774 _ 第95106946號專利申請案 * | 101年7月11曰修正替換頁 ..之Ci-6脂肪族酿基）。 . 式（2)所示之環狀化合物可具有取代基。而此取代基與 上述式（1)所示環狀化合物可具有之取代基相同。 式（2)所示環狀酿亞胺化合物之代表例有：可由N—經 基琥拍醯亞胺、N-乙酸基琥珀醯亞胺等之N-經取代之經基 破拍醜亞胺等之琥珀酸衍生.之化合物；可由N-羥基戊二酿 亞胺、N-乙酸基戊二醯亞胺等之义經取代之羥基戊二醯亞 胺等之琥珀酸所衍生之化合物。此類化合物非常適合於以 式（1)所示化合物中之環己烷、環戊烷、環十二烷等環烷類 為原料時作為觸媒使用。 使用式（1)所示的化合物作為氧化反應原料時，在觸媒 的製造反應中產生的目的產物、反應中間產物或反應副產 物有：與作為原料使用的式（1)化合物對應的主鏈碳原子數 為η的一羧酸類（以上為主要產物）、主鏈碳原子數比订還 小的二羧酸類（副產物）等。特別是以式（1)所示的化合物中 鲁將環己烷、環戊烷、環十二烷等之環烷作為原料使用時， 琥珀酸及/或戊二酸最適合作為觸媒的原料。 在上述式（3)所示化合物中，Ra、Rb為相同或相異係可 藉由氧化而轉換為緩基之基，而可藉由氧化轉換為絲之 •基係例如：烧基、烧基之低次氧化基（院基之第一位碳原子 -並未氧化成敌基或致基之等價體之低次氧化基）、環烧 芳香環狀物之苯，基上具有碳-氫結合之有機基。土 上述烷基之例如：甲基、乙基、丙基、異：基、丁基、 異丁基、S-丁基、戊基、異戊基、己基、異己基、庚基、 317959修正本 20 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11曰修正替換頁 .辛基、2-乙基己基' 癸基等1級或2級院基。其中以c:.4 •烧基，特別疋p基、乙基、丙基等為佳。烧基之低次氧化 基中包含，例如：羥烷基、甲醯基、甲醯基烷基、具有側 氧基之烧基等。上述經烧基之例如：經甲基、1·經乙基、 1-羥丙基、1-羥基-1-甲基乙基、i•羥丁基等（羥基烷基 等）。甲醯烷基之例如：甲醯甲基、卜甲醯乙基、丨_甲醯丙 基等（甲醯基· C!·6烷基等）。具有側氧基之烷基之例如：乙 醯基、丙醯基、丁醯基、戊醯基、己醯基等脂肪族醯基等 (C】-6脂肪族醯基等）等。其中以與c】4烷基（特別是烷 基）對應之低次氧化基為佳。環烷基之例如：環戊基、環己 基等。上述烷基或低次氧化基在不阻礙反應之範圍内可具 有取代基。Ra、Rb特別以曱基為佳。

式（3)中，R、R2、R3、R4為相同或不同’表示氫原子、 =原子或有機基。鹵素原子有氟、a、漠等。有機基抵 疋不妨礙氧化反應之基’則並無特別限制，例如：齒素 =、可具有#素原子之院基、苯基、可經保護基保護之 右=可具有®素原子之烧氧基等。上述4素原子、可且 2素原子Μ基、可絲縣㈣之㈣、; ^Γγ氧基，與上述式⑴所示環狀化合物可具有之取代 …r，RH、r2、r3、r4 結合且再與構η ^ 中之兩個以上亦可 丹興構成本環之1或2個以上碳原子 吨或非芳香族環。芳香族環之例如：笨成方香 芳香族+ y» 本衣、萘環等。非 資族％之例如：環烯環（特別是5 王D員的環烯環）、構 阳物修正本 抒 21 第95106946聚:导利甲謂茶 101年7月11日修正替換頁 成環醚（特别 ----- 之理 貝之被越；二氫°夫°南環、二氫°比喘環） 式(3)Γ:(特別是5至6員之内_等。 甲 等 乙_ i示之代表性化合物之例如：鄰二曱苯、鄰苯二 ° 鄰本一曱路、萌滿（indane)、蔡滿（tetralin) 利用 Μ. 化人物 _主暴醯亞胺化合物或Ν-經取代之羥基醯亞胺 可得到對2觸媒並將式（3)所示之化合物以氧氧化時，即 籲之芳香a應之上述式（4a)所示之芳香族二羧酸、式（4b)所示 可2 族二竣酸肝或該等之混合物。此類產物之生成比例 ^條件（例如：觸媒種類及使用量、反應溫度、反應 時4、是否進行脫水等）調整。 f式(4a)、(4b)中’…^、^為相同或不同， 不虱原子、齒素原子或有機基。Rl、R2、R3、R4中之兩 個以上亦可結合且再與構成苯環之1或2個以上碳原子共 5 /成^'香族j衣或非芳香族環。鹵素原子、有機基、芳香 φ 、W或非^•香族環與上述式（3)相同。例如··在使用以式（3) 表示之化合物之鄰二甲苯、鄰笨二曱基乙二醇、鄰苯二甲 醛、茚滿、萘滿時，可得到鄰苯二曱酸、鄰苯二甲酸酐（無 水鄰苯二甲酸）或該等之混合物為主要產物。 使用式（3)的化合物作為原料，在製造對應之芳香族二羧 酸芳香族一竣酸if或該等之混合物時，可由上述目的產物、 反應中間產物或反應副產物衍生之上述式（5)所示之N_羥基 裱狀醯亞胺化合物或沁經取代之羥基環狀醯亞胺化合物作為 觸媒使用的同時，為了補充該觸媒在反應過程因變質而減少 317959修正本 22 U74774 第95106946號專利申請案 101年7月11曰修正替換莨 .AA曰 t w T ,乃11 Η轸正朁換j 必由反應中所生成之目的產物、反應中間產物及反應副產 ^群中選擇至少_種成分製造觸媒，並將其使 反應中。 & 式(5)_，^1^4為相同或不同，表示氫原子、 =素原子或有機基^^^以之兩個以上亦可結 =再與構成笨環之lsil2個以上碳原子共同形成芳香族 =非芳㈣環。此類U素原子、有絲、芳香族環或 ^香族環與上述式（3)相同。式（5)中之R表示氯原子或 有機基。上述有機基與式⑺令位於&之有機基相同。 一式（5)所示環狀醯亞胺化合物之代表例如··冰羥基鄰苯 :甲酿亞胺；N_乙酸基鄰苯二甲醯亞胺等之N_經取代之經 :鄰本二甲醯亞胺等可由鄰苯二甲酸或鄰苯二甲酸酐所衍 生之化合物。此類化合物非常適合於以式(3)所示化合物中 、鄰f笨、鄰笨二甲基乙二醇、鄰苯二甲醛、萌 滿等為原料時作為觸媒使用。 ” 使用式（3)所示的化合物作為氧化反應之原料時，在觸 =製造反應中產生的目的產物、反應中間產物或反應副 之例如：與作為原料使用的式（3)化合物對應的以式 (〃)表示的化合物、式（4b)表示的化合物、以該等之混合 物等特別是以式（3)表示的化合物中之鄰二曱苯、鄰苯二 :基乙二醇、鄰笨二曱酸、萌滿、萘滿等作為原料時，鄰 苯一甲鷇及/或鄰苯二甲酸酐最適合作為觸媒的原料。 让另外’式（3)中之Rk(k=1，2,3或4)、式（4a)、⑽）中之 R K⑺中之Rk可各自相同或相異（在氧化反應過程或觸 317959修正本 23 /4/74 第95106946號專利申諳案 101年7月丨1 a修正替換頁 .媒製造過程中有發生改變的情形）。 在上述式（6)所示化合物令，RC、d 表示可藉由氧化韓拖^ R R為相同或相異， 不同，表亍 基。r5、r6、r7、__ R6 R、 自素原子或有機基。RC、Rd、Re、R5、 以pi::個以上亦可結合且再與構成笨環之1或2個 可藉：氧化轉：：成芳香族環或非芳香族環。在上述作為 =由乳化轉換成㈣之基與上述式⑺之Ra、Rb令可於 :::換錢基之基相同。作為上述 同。作為卜、”壬 K R巾之齒素原子、有機基相

Rb R W 3 或非芳香族環者，係與式（3)之Ra、 K 、R 、R2、p3 n4 丄 赤9加、 、中兩個以上結合且再與構成笨環之1 5 以上碳原子共同形成之環狀化合物為相同。 作為以式⑹表示之代表性化合物之例如：…三曱 土 ，，4-卷（羥甲基）苯、1，2,4-三甲醯基笨等。 化人!!用N•&基醯亞胺化合物或N_經取代之經基醯亞胺 =物作為觸媒’並將式⑹所示之化合物以氧氧化時，即 =對應之上述式（7a)所示之芳香族三㈣、式⑽)所示 方香無二竣酸單肝或該等之混合物。此類產物之生成比 2由反應條件（例如：觸媒種類及使用量、反應溫度、反 應4間、是錢行脫水等）而調整。 在式（7a)、（7b)中’ R5、r6、r7為相同或不 原士子、函素原子或有機基45、〜中之兩個以上亦； 結t且再與構成笨環之1或2個以上碳原子共同形成芳香 族環或非料族環。自切、子、錢基、芳香族環或非芳 317959修正本 24 1374774 第95106946鏡專利申請案 壬从Ts也· ..... 1〇1年7月11曰修正替換頁 n與上述式⑹相同。例如在使用以式(6)表示之化合物 -算睹，’二/基苯/」’2’4-卷㈣基）苯、以，4-三，酿基苯 I甚私可得到偏苯—酸、偏苯三酸野或該等之混合物為主 要產物。 吏用式(6)的化合物為原料，在製造對應之芳香族三羧 敲芳香無二缓酸酐或該等之混合物時，可由上述目的產 物反應t間產物或反應副產物衍生之上述式⑻所示之 N-經基環狀醯亞胺化合物或N經取代之經基環狀酿亞胺 化合物作為觸媒使用的同時，為了補充該觸媒在反應過程 因變質而減少的量，由反應中所生成之目的產物、反廣中 間產物及反應副產物之群中選擇至少一種成分製造觸媒， 並將其使用於氧化反應中。 式⑻中’ R5、R6、R7為相同或不同，表示氫原子、鹵 素原子或有機基。R5、R6、R7中之兩個以上亦可結合且再 與構成苯環之1或2個以上碳原子共同形成芳香族環或非 鲁芳香族環。此類鹵素原子、有機基、芳香族環或非芳香族 環與上述式（6)相同。式（8)中之R表示氫原子或有機基。' 上述有機基與式（2)中位於R之有機基相同。 式（8)所示環狀醯亞胺化合物之代表例可列舉如：2_幾 基羥基鄰苯二甲醯亞胺；2_羧基_N_乙酸基鄰苯二曱醯 ' 亞胺等之2-羧基-N-經取代之羥基鄰笨二甲醯亞胺等可由 偏苯三酸或偏笨三酸酐衍生之化合物。此類化合物非常適 合於以式（6)所示化合物中之1，2,4-三甲基笨、 甲基）笨、1，2,4-三曱醯基苯等用為原料時作為觸媒使用。 317959修正本 25 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 使用式（6)所示化合物作為氧化反應之原料時，作為觸 .媒的製造反應中所生成的目的產物、反應中間產物或反應 副產物之例如：與作為原料使用的式（6)化合物對應的以式 (7a)表示的化合物、式（7b)表示的化合物、該等之混合物 等。特別疋以式（6)表示的化合物中之丨，2,4_三甲基笨、 1二2,4-叁（羥甲基）笨、i，2,4_三曱醯基苯等作為原料時，偏 苯二酸及/或偏苯三酸酐最適合作為觸媒的原料。 > 另外’式（6)中之Rp(p=5,6或7)、式（7a)、（7b)中之Rp 與式（8)中之RP可各自相同或相異（在氧化反應過程或觸媒 製造過程中有發生改變的情形）。 在上述式（9)所示化合物中，Rf、Rg、Rh、^為相同或 相異，表示可藉由氧化轉換為絲之基。R8、R9為相同或 ^同’9表示氫原子、鹵素原子或有機基。Rf、Rg、Rh、Ri、 R、'9中之兩個以上亦可結合且再與構成苯環之1或2個 、炭原子，、同形成非芳香族環。在上述作為藉由氧化可 ==基：基與在上述式(3)之Ra、Rb中可藉由氧化轉 基之，相同。作為上述㈣原子、有機基與上述式 上Π?、R3、R4中之南素原子、有機基相同。作為 述„或非芳香族環者，係與式⑺之Ra、Rb、R、 以上之兩個以上結合且再與構成苯環之1或2個 反原子共同形成之環狀化合物相同。 其笨^為以式(9)表不之代表性化合物之例如：1，2,4,5-四甲 ㈣^:杜稀)、1’2,4,5· 317959修正本 26 1374774 . 第95106946號專利申請案 __ 101年7月11日修正替換^ •.利用N-羥基環狀醯亞胺化合物或N-經取代之羥基環 狀醯亞胺化合物作為觸媒將式（9)所示之化合物以氧氧化、 時，即可得到對應之上述式（10a)所示之芳香族四缓酸、式 ⑽)所示之料族讀酸單酐、式⑽)所示之芳香族四緩 酸-酐或該等之混合物。此類產物之生成比 件(例如：觸雜類及❹量、反應溫度、反應時間、2 進行脫水等）而調整。 鲁…式（10a)、（10b)、（10c)令，r8、r9*相同或不同表 丁氫原子 '齒素原子或有機基。鹵素原子、有機基與上述 式（9)4相同。例如在使用以式⑼表示之化合物之ms•四 甲基苯（杜烤）' 以，4,5-肆（經甲基）苯、1，2,4,5-四甲酿基笨 等時’可得到均苯四曱酸、均苯四甲酸單酐、均苯四甲酸 二酐或該等之混合物為主要產物。 使用式（9)的化合物為原料，在製造對應之芳香族四羧 酸、芳香族四羧酸單酐、芳香族四羧酸二酐或該等之混合 籲物時，可由上述目的產物、反應中間產物或反應副產物衍 生之上述式（lla)所示之環狀醯亞胺化合物及/或式（lib)所 晨狀一酿亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為了補充 該觸媒在反應過程因變質而減少的量，由反應中生成之目 的產物、反應中間產物及反應副產物之群中選擇至少一種 成分製造觸媒’並將其使用於氧化反應中。 在式（11a)、（lib)中，rL R9為相同或不同，表示氫 原子、鹵素原子或有機基。此類鹵素原子、有機基與上述 式（9)相同。式（11a)、（lib)中之R表示氫原子或有機基。 317959修正本 1374774 * 第951〇6946號專利申請案 I 101年7月11日修正替換頁 * •上述有機基與式（2)中位於R之有機基相同。 式（11a)所示環狀醯亞胺化合物之代表例可列舉如：N_ 羥基均苯四甲醯亞胺；N-乙酸基均苯四甲醯亞胺等之N_ 經取代之羥基均苯四甲醯亞胺等之均苯四甲酸、可由均笨 四曱酸單野衍生之化合物。另外式（11a)所示環狀二酿亞胺 化合物之代表例可列舉如：N，N’-二羥基均苯四甲二醯亞 胺ν,ν —乙酸均苯四甲二驗亞胺等之可由均苯四甲酸、 均苯四曱酸單酐、均苯四甲酸二酐衍生之化合物。此類之 化合物非常適合於以式（9)所示化合物中之12,4,5_四甲基 苯（杜烯）、1，2,4,5_肆（羥曱基）笨、^七^四甲醯基苯等為 原料時作為觸媒使用。 使用式（9)所示的化合物作為氧化反應原料時，作為觸 媒的製造反應中生成的目的產物、反應中間產物或反應副 產物之例如：與作為原料使用的式（9)化合物對應的以式 (10a)表示的化合物、式（1〇b)表示的化合物、式（i〇c)表示 籲的化合物或該等之混合物等。特別是以式（9)表示的化合物 中之1，2,4,5-四甲基苯（杜烯）、12,4,5_四（經甲基）苯、 1，2,4,5-四甲醯基笨等作為原料使用時，由均苯四曱酸、均 苯四甲gt單肝及均苯四甲酸二軒中選擇的至少一種適合作 * 為觸媒的原料。 另外，式（9)中之 Rq(q=8 或 9)、式（1〇a)、（1〇b)、（1〇c) 中之Rq與式（lla)、（llb)中之Rq可各為相同或相異（在氧 化反應過私或觸媒製造過程中有發生改變的情形）。 本發明中，氧化反應所使用之氧可為分子狀態之氧。 317959修正本 28 U/4774 I第95106946號專利申請案 •而該分子狀態之氧可使用純氧、 — -稀釋之氧或空氣。 虱、虱、氦等惰性氣體

在氧化反應尹與觸媒之N 取代之㈣酿⑽化合wiim或N-經 (例如：氧化物、氫化物、氮化物、素之化合物 氧酸醋、崎3乳&或含氧酸鹽、含 ，雜多酸或雜多酸鹽、有機酸鹽、I機酸： 物、配位化合物等）等。助觸媒可使種^、卣化 A JJU 子裡或兩種以卜夕 心。作為上述過渡金屬元素之例如 (例如：除了釩Sc、釔¥外 广表第3族疋素 有飾Ce、彭Sm尊擺糸； 素、射Ac等釣系元素）、第 鑭系兀 H 疋素（鈦丁1、鍅Zr等）、第 為兀素（釩VlNbf)、第6族元 W等)、第7族元素(猛— Tc、 錮:鶴 …)、第9族元素(録c。、等錄？等= m錄Ni、.。d…等)、第二第 m 係：:ce，v，Nb，cr，MO,w，Mn，FeRuc〇，Rh，Ni，cu 疋素週』表第13族元素中含哪B、紹A1等 助觸媒可列舉如：醋酸銘、乙醢丙_錯等之二價或^ 之始化合物；醋酸猛、乙酿丙_酸猛等之二價或三價之= 化合施；側氧基醋酸锆等之锆化合物等。 貝 上述N-踁基醯亞胺化合物或N_經取代之羥基醯亞 化合物觸媒之使用量可在大範圍内選擇，例如：原料有機 化合物（基質）每莫耳使用〇.〇〇〇〇〇〇1至1莫耳，以0.000001 至0.5莫耳為佳，0.00001至04莫耳左右更佳，而大多為 317959修正本 29 1^1 ϊϋ946料利申請案 0.0001 至 0 V 苗[务士 一~— 0.35莫耳左右。上述助觸媒的使用量例如：對每 、之上述Ν·羥基醯亞胺化合物或N-經取代之_美酿 胺化合物觸媒係使用0.001至2〇莫耳，以〇 〇〇5至莫 耳左右為佳。另外，對於基質，上述助觸媒的使用量為，、 ，如.0.00001莫耳％至1〇莫耳％ ’以〇」莫耳％至5莫耳 %左右為佳。觸媒或助觸媒可全部一次添加於反應系中， 亦可連續式添加或間歇式逐次添加。

氧化反應t之反應溫度可依照原料種類、觸媒或助觸 。媒之種類等作適當的選擇，例如：〇至3〇〇。匸，以川至25〇 C為佳，40至200 C左右更佳，而一般在40至15〇 左右 下反應時較多。反應可在常壓或加壓下進行。 另外’目的產物為酸酐（例如：環狀酸酐）時，為了促 進反應之進行，在氧化反應系中添加脫水劑（例如：醋酸酐 等之酸酐等）或可在反應進行中蒸餾去除副產物之水。另外 亦可階段性地進行氧化反應與脫水反應。例如：在以氧化 鲁反應生成羧酸（例如多元羧酸）後，在反應系中添加脫水劑 或藉由一邊蒸餾去除副產物的水一邊進行脫水反應使生成 酸野。目的產物為具有二個以上的酸酐基之多酐（例如雙酐 等）時’以氧化反應及脫水反應生成單酐後，可進一步經由 重複進行氧化反應及脫水反應之操作而生成目的產物之多 肝。本發明中以「由反應中生成之目的產物、反應中間產 物及反應副產物之群中所選擇之至少一種成分」作為製造 觸媒之原料中’亦包含了如上述階段性的進行氧化反應及 脫水反應時得自該脫水反應後的目的產物、反應中間產物 317959修正本 30 1374774 . 第95106946號專利申請案 * | 101年7月11日修正替換頁 ,.或反應副產物。 • 作為由反應中生成之目的產物、反應中間產物及反應 副產物之群中所選擇至少一種成分製造Ν·羥基醯亞胺化 合物或Ν-經取代之羥基醯亞胺化合物觸媒之方法並無特 別限制’可利用習知之醯亞胺化合物合成法或習知之反應 而實施。 作為製造觸媒所使用的目的產物、反應中間產物或反 _應副產物’雖然可使用將反應混合物高度精製出的高純度 物，而亦可使用由氧化反應器直接取出的混合物或使用由 反應混合物以簡單的分離精製方法得到的含其他成分的混 合物。另外像這樣，由反應中生成之目的產物、反應中間 產物及反應副產物之群中所選擇至少一種成分，在氧化反 應系外，除了製造Ν-經基醯亞胺化合物或Ν-經取代之經 基醯亞胺化合物觸媒外，亦可由該成分在氧化反應系中（在 原位）製造上述觸媒。 • 例如，在使用目的產物製造觸媒時，為了使目的產物 製品化而將其以高純度精製，當取其中部分用於觸媒之製 造時可得到純度更高的醯亞胺化合物。另一方面因為反應 中間產物或反應副產物以混合有其他成分之混合物的形態 由反應混合杨（粗反應液）取出的情形較多，因此再將此反 -應混合物精製後使用於觸媒之製造並不經濟，因此以混合 有其他成分之混合物的形態直接使用於觸媒之製造較佳。 例如.由反應_間產物衍生觸媒時，因為該反應中間產物 與由粗反應液回收全部或部分製品及全部或部分副產物後 317959修正本 31 1^/4774 * 第95106946號專利申請案 | 101年7月11日修正替換頁 ·.之未反應原料、㈣、溶劑及其他反應中間產物均被送回 .反應系中之情形較多’因此’在觸媒的製造中以使用該反 應中間產物、未反應原料、觸媒、溶劑及其他反應十間產 物之混合物（或部分成分之混合物）較佳。還有，在與該反 應中間產物共存之物中，存在有阻礙觸媒合成反應之成分 時，可經適當處理後再供給觸媒之製造。另外，由反應副 產物衍生醯亞胺化合物觸媒時，因為該反應副產物與其他 反應副產物均由粗反應液回從的情況較多，㈣，以使用 此混合物製造醯亞胺化合物觸媒較佳。另外，此情形亦然， 在與該反應田產物共存之物中，存在有阻礙觸媒合成反應 之成分時，可經適當處理後再供給觸媒之製造。亦可將目 的產物及反應中間產物或目的產物及反應副產物使用於觸 媒之製造中。 作為觸媒之製造中所使用之目的產物、反應中間產物 或反應副產物，祇要能用於觸媒之製造者即可而並無特別 ⑩限制，但由反應難易度的觀點，單羧酸（例如：醋酸、安息 香酉文等）、二羧酸（琥珀酸、戊二酸、鄰苯二甲酸、對苯二 甲酉夂專）、二羧酸（偏苯三酸等）、四叛酸（均苯四甲酸等）等 ^ ^ /、此對應之酸奸（特別是環狀酸奸）、或此類化合 物之混合物較佳。在此類化合物中亦以多元羧酸（特別是可 形成環狀酸軒之多元羧酸）、與多元羧酸對應之多元酸酐 (特別是環狀酸酐）、或此類化合物之混合物為特佳。 例如’藉由將目的產物、反應中間產物或反應副產物 之緩酸（例如：多元羧酸）或羧酸酐（例如：多元羧酸酐）與羥 3Π959修正本 32 1374774 _ _ 第95106946號專利申請案 * I 101年7月11曰修正替換頁 • •基胺反應，即可易於製，基酿亞胺化合I作為經基 •胺亦可使用游離的羥基胺（例如羥基胺之水溶液），亦可使 用I基胺之鹽。沒基胺之鹽有：鹽酸鹽、硫酸鹽、石肖酸鹽 等。在使用羥基胺之鹽時’ 一般係使用鹼。而該鹼有，例 如：三乙基胺等之胺類；Π比咬等之含氮雜環化合物；甲醇 納、乙醇納等驗金屬醇鹽；酷酸鋼、醋酸卸等驗金屬有機 酸鹽；氨；氫氧化納、氫氧化鉀等驗金屬氣氧化物；碳酸 鈉等鹼金屬碳酸鹽；碳酸氫鈉等鹼金屬碳酸氫鹽；氫氧化 馨鎂、氫氧化妈等驗土金屬氫氧化物等。 羥基胺（或其鹽類）的使甩量在相對於上述多元羧酸等 被處理成分每莫耳，一般係在一莫耳以上（例如：i至1〇 莫耳）’以1至5莫耳為佳、1至3莫耳左右更佳。另外， 亦可將羥基胺作為溶媒使用。反應溫度一般在〇至15〇。〇 左右，以5至12(TC左右較佳。特別是使用多元羧酸時為 促進反應之進行，可一邊蒸餾去除副產物之水一邊進行反 籲應或在反應系中添加水捕捉劑（脫水劑）。反應結束後藉由 慣用的分離精製方法，例如：過濾、濃縮、萃取、晶析、 再結晶等即可將所生產的N_羥基醢亞胺化合物分離精 製。雖可將N-羥基醯亞胺化合物之精製之物供氧化反應使 .用，而亦可以以不經過精製並含其他成分混合物的形態或 僅經簡單的精製步驟供氧化反應使用。 N-經取代之羥基醯亞胺化合物（例如：N_經取代之羥基 環狀醯亞胺基化合物）可由以上述方法得到的N羥基醯亞 胺化合物（例如：N-經基環狀醯亞胺化合物），藉著對應於 317959修正本 33 1374774 第95106946號專利_請案 1〇1年7月11日修正替換百 與乳原子結合之各種取代基的方法來製造。例如：N-酿氧 基酿亞胺化合物係在N-羥基醯亞胺化合物中使對應於酿 基之酸酐反應或在驗存在下，使對應於醯基之酸鹵化物反 應而得。具體而言，N-乙醯氧基醯亞胺化合物可由將N_ 羥基醯亞胺化合物與醋酸酐反應或在三乙基胺或吡啶等鹼 之存在下與乙醯氯等之乙醯鹵化物反應而得。反應結束後 藉由慣用的分離精製方法，例如：可經過濾、濃縮、萃取、 晶析、再結晶等將所生產的N_經取代之羥基醯亞胺化合物 分離精製。雖可將N-經取代之羥基醯亞胺化合物與沭羥 基醯亞胺化合物相同將精製之物供氧化反應使用，而亦可 以以不經過精製而含其他成分之混合物的形態或僅經簡單 的精製步驟供氧化反應使用。 另外，N-經取代之羥基醯亞胺化合物（例如：N經取代 之搜基環狀醯亞胺基化合物）也可經由將多元羧酸或多元 羧酸酐與〇-經取代之羥基胺或其鹽類反應而製造。另外， N-經基醯亞胺化合物（例如：N_㈣環狀酿亞胺化合物）亦 可將如此所製得的N_經取代之羥基醯亞胺化合物（例如·· N，、歪取代之羥基環狀醯亞胺基化合物）施以水解等，以氫原 子取代與氧原子結合之取代基而得。 •另外，在氧化反應系中（在原位）製造上述觸媒時， 如可採用在氧化反應系中添加經基胺等之方法。 如此’依照本發明，藉由有效利用反應中所生產的 的產物反射間產物或反應副產物，即 變質而減少的觸媒量。 補死 317959修正本 34 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 . 本發明的有機化合物之製程係根據上述本發明的有機 .化合物之氧化方法。本發明之有機化合物製程，該製程係 包含下列步驟： 反應步驟A: 係將有機化合物以可由目的產物、反應中間產物或反 應副產物所衍生的N_羥基醯亞胺化合物或N經取代之羥 基酿亞胺化合物（例如：N_羥基環狀醯亞胺化合物或N—經 垂取代之羥基環狀醯亞胺化合物）作為觸媒來使用，並經氧使 春之氧化者； 分離步驟B : 係將反應步驟A所生成之目的產物，及為補充觸媒在 反應中因變質所減少的量而將製造該觸媒所需使用之在反 應中生成的目的產物、反應中間產物、及反應副產物所成 群組中所選擇的至少〗種成分加以分離者； 觸媒製造步驟C : _ 係使用以分離步驟B中所分離之觸媒製造用之成分來 製造觸媒者。 觸媒供給步驟D : 係將觸媒製造步驟C中所得之觸媒供給於反應步驟A 者。除了該等步驟之外亦可包含由反應步驟A的反應混合 物回收非變質觸媒的觸媒再循環於步驟E。 在反應步驟A中，將由路線1所供給的有機化合物（基質）， 在可由目的產物、反應中間產物或反應副產物衍生的N-羥基 醯亞胺化合物或N-經取代之羥基醯亞胺化合物觸媒的存在 317959修正本 35 1374774 第95106946號專利申請案 1〇1年7月11曰修正替換頁 下，以氧施以氧化反應。在反應步驟A使用的反應裝置可 ，由-例如.為氧化基質之反應器、為供給基質或觸媒、含 氧氣體於反應器之供給手段（例如··進料路線、進料泵、喷 射器（SParger)等）；為混合基質、觸媒、含氧氣體之混合手 段（例如：攪拌器等）；為調節反應溫度之反應溫度調整手 段；將反應混合物或廢氣由反應器排除之排除手段而構成。 在分離步驟B中，由反應步驟A經路線2所供給的反 應混合物分離出目的產物，以及為補充該觸媒在反應中因 變質所減少的量而將製造該觸媒所需使用的在反應中生成 的目的產物、反應中間產物及反應副產物所成群組中選擇 的至少一種成分（觸媒製造用成分）加以分離。觸媒（非變質 觸媒）可含於上述觸媒製造用成分t或將其在另—途徑分 離後以管線5送回反應步驟A(觸媒回收步驟e)。目的產物 與觸媒製造用成分之分離可藉由過據、濃縮、蒸顧、萃取、 晶析、再結晶等分離精製方法或分離震置（例如：過遽裝 置、濃縮裝置、蒸餾裝置、萃取裝置、晶析(或再結晶)裝 置等）而進行。分離出的目的產物經由管線3回收、視需要 而製成製品。分離出的部分或全部觸媒製 故用成刀經由纽4提供給觸媒製造步驟C、製造變質觸 ^之補細媒。另外，在將部分觸職㈣成分供給觸媒 時，剩餘部分(或其中之必要成分)可再循環於 反應4 A，或料廢棄處理。經由管線4供 步=之混合物中可含㈣基醯亞胺化合物或N-經取代 之羥基醯亞胺化合物觸媒的變質物。 317959修正本 36 !374774 _______ • 第95106946號專利申請案 • 101年7月11曰修正替換頁 •- 在觸媒製造步驟C中，使用由反應步驟B經管線4所 .供給的觸媒製造用成分製造觸媒。觸媒之製造裝置可由例 如以下各手段構成：使反應成分進行反應之反應器；將反 應成分供給反應器之供給手段（例如：進料管線、進料系^ 等）；混合反應成分之混合手段（例如：攪拌器等）；調節反 應溫度之反應溫度調整手段，調節反應系之pH之pH調整 手段；將反應副產物之水排除至反應系外之水排除手段（水 分離裝置等）；將反應混合物由反應器排除之排除手段；將 ®所製造之觸媒進行分離精製的分離精製手段等。 在觸媒供給步驟D中，將觸媒製造步驟c所製造的觸 媒經由管線6提供給反應步驟A。另外，在觸媒再循環步 驟E中，將在分離步驟b所分離回收的觸媒（非變質觸媒） 經由官線5再循環於反應步驟A。將製造出的觸媒提供給 反應步驟A或將非變質觸媒回收至反應步驟可以用慣用的 方法，例如：直接或溶解或懸浮於適當的溶媒後再進行提 籲供給反應器的方式。供給手段例如可使用泵、皮帶、輸送 機等。另外，上述各步驟中之操作可使用連續式、間歇式 之任意方式進行。還有，在各步驟中之反應器等裝置、機 器可由一個或數個構成。 •(實施例） 以下雖根據實施例進一步詳細說明本發明，然本發明 並不限定於以下之實施例。 實施例1 將環己燒450g、醋酸550g、N-經基琥珀醯亞胺 317959修正本 37 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 .0.690g、醋酸鈷4水合物9.960g置於2000cc鈦合金製高壓 .釜中，以氧：氮（莫耳比）=50: 50之混合氣體加壓至3MPa。 將此高壓釜以油浴在105°C使反應45分後冷卻至室溫再開 壓。所得内容物由以己二酸為主要成分之固體層與液體層 所構成。液體層分為兩層，上層以環己院為主要成分，下 層則以醋酸為芏要成分。將各層分離並加以分析之結果， 環己烷之轉化率為17.3%，己二酸之選擇率為54.3%，環 己酮之選擇率為11.2%，環己醇之選擇率為7.5%，琥珀酸 鲁之選擇率為4.2%。 其次使用蒸發器，在140°C、l〇〇torr(13.3kPa)將下層 液濃縮，得到48.lg濃縮物。將此濃縮物以40g醋酸清洗 二次後成為45.4g。在此濃縮物中含10.1重量％的琥珀酸， 14.1重量％的戊二酸，72.9重量％的己二酸。 如第2圖所示，在上部裝設有迴流式冷凝管的 Dean-Stark式分餾器、溫度計、攪拌翼之300ml燒瓶中裝 入上述濃縮物再添加30.2g醋酸。以油浴來加熱燒瓶，當 醋酸被蒸餾出時，一邊以11.33 g/hr的速度抽取館出液，一 邊以0.39g/hr的速度提供50重量％的羥基胺水溶液至燒瓶 内的同時，供給醋酸使其能維持燒瓶内部之液面。8小時 •後停止餾出液的抽取及醋酸、羥基胺水溶液的供給，並將 其冷卻。在所得的78.9g混合物中含有4.37g之N-羥基琥 珀醯亞胺、0.24g之N-羥基戊二醯亞胺。 將此混合物12.44g以540g醋酸稀釋，環己烷450g、 醋酸鈷4水合物8.39g置於2000cc鈦合金製高壓釜中，以 317959修正本 38 1374774 - 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 Q _ ..氧：氮（莫耳比）=50 : 50之混合氣體加壓至3MPa。將此高 .壓爸以油浴在105°C下使反應45分後冷卻至室溫再開壓。 所得内容物與第一次之反應相同，由以己二酸為主要成分 之固體層與液體層所構成。液體層分為兩層，上層係以環 己烷為主要成分，下層則以醋酸為主要成分。將各層分離 並加以分析之結果，環己烷之轉化率為17.1%，己二酸之 選擇率為53.9%，環己酮之選擇率為12.1%，環己醇之選 擇率為7.9%，琥珀酸之選擇率為4.6%，得到幾乎與第一 •次反應相同之成果。 實施例2 將杜烯6.3g、醋酸87.8g、Ν,Ν’-二羥基均苯四曱酸二 醯亞胺1.165g、醋酸錳4水合物0.058g、醋酸鈷4水合物 0.234g、側氧基乙酸锆0.053g置於500cc鈦合金製高壓釜 中，以氧··氮（莫耳比）=50 : 50之混合氣體加壓至4MPa。 將此高壓釜以油浴在120°C下使反應2小時後冷卻至室溫 並開壓。於其中加入醋酸酐29.2g，並以氮氣加壓至0.5 MPa。將此高壓釜以油浴在120°C下使反應1小時後冷卻 至室溫並開壓。於其中加入Ν,Ν’-二羥基均苯四甲酸二醯 亞胺1.165g，以氧：氮（莫耳比）=50 : 50之混合氣體加壓 • 至4MPa。將此高壓爸以油浴在150°C下使反應3小時後， 冷卻至室溫並開壓。所得之内容物以HPLC檢驗分析結 果，可得到均苯四曱酸、均苯四甲酸酐共83%之收率。 其次將内容物過濾去除沉澱物，將過濾液置於燒瓶 中，浸於150°C的油浴中濃縮，得到31.5g的濃縮物。將 317959修正本 39 1374774 - 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 • I_ -結晶過;慮，再以5cc醋酸、5cc丙酮洗淨後，藉由130°C， .12小時之真空乾燥得到7.27g的結晶。將結晶以NMR檢 驗分析之結果，均苯四曱酸酐與均苯四甲酸以前者：後者 (莫耳比）=100 ·· 7的結果存在。 接著將此结晶添加於含4.82g羥基胺鹽酸鹽之46.6g 吡啶溶液，在80°C下加熱15分鐘。冷卻後過濾沉澱物， 以15g水清洗。對上述結晶添加32重量％的醋酸水溶液 20g，在室溫下攪拌30分。將結晶過濾，以9重量％的醋 _酸水溶液7g清洗。對結晶添加15cc丙酮，並在室溫下攪 拌2小時。將结晶過濾，以5cc丙酮清洗，在45°C下乾燥 12小時後，得到6.68g之N，N’-二羥基均苯四曱酸二醯亞 胺。 使用此Ν,Ν’-二羥基均苯四曱酸二醯亞胺進行與上述 相同的杜烯之氧化反應，以HPLC檢驗分析反應混合液發 現，可得到均笨四曱酸、均苯四曱酸酐共81%之收率，得 到幾乎與第一次反應相同之成果。 * (產業上之可利用性） 關於有機化合物之氧化方法以及有機化合物之製程， 將有機化合物在由Ν-羥基醯亞胺化合物或Ν-經取代之羥 基醯亞胺化合物觸媒之存在下，利用氧進行氧化反應時， 能夠簡單且廉價的補充反應過程中變質的觸媒。 【圖式簡單說明】 第1圖表示本發明之有機化合物製程例的概略步驟 圖。 317959修正本 40 1374774 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 第2圖表示實施例中所使用之觸媒製造裝置概略圖。 【主要元件符號說明】 11 燒瓶 12 迴流式冷凝管 13 Dean-Stark 分餾器 14 溫度計 15 攪拌翼片 317959修正本 41

Claims (1)

1374774 申請專利範圍： 第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換頁 一種有機化合物之氧化方法’係將有機化合物在觸媒的 存在下利用氧進行氧化的方法， 其特徵為··將由目的產物、反應中間產物或反應副 產物所衍生的N-羥基環狀醯亞胺化合物或Ν·經取代之 羥基環狀醯亞胺化合物作為觸媒使用的同時為了補充 該觸媒在反射因變質所減少的量，而由在反應中產生 的目的產物、反應中間產物及反應副產物所成群組中所 選擇的至少一種成分製造該觸媒，並使用於該氧化反應 中；

其中，該目的產物、反應中間產物或反應副產物係 來自氧化反應原料者； 該有機化合物為下列式（1)、（3)、（6)或（9)所示之化 合物； 當該有機化合物係下列式（1)所示之環烷類時，並在 製k至少一種選自由對應之環烷酮類、環烷醇類及主鏈 之碳數為η的二羧酸類所成群組之化合物時，該觸媒為 下列式（2)所示之Ν-羥基環狀醯亞胺化合物或Ν_經取代 之經基環狀醯亞胺化合物：

(式中，η表示4至20的整數，式中所示之環可具有取 代基） 317959修正本 42 丄少/4774

第95106946號專利申請案 101年7月11日修正替換買 (式中，m表示2至（11_2)的整數，R表示氫原子或有機 基’式中所示之環可具有取代基）； 、又，當該有機化合物係下列式（3)所示之化合物時， 並在製造下列式（4a)、（4b)所示之芳香族二羧酸、芳香 族二綾酸酐或其混合物時，該觸媒為可由下列式（4&)、 (4b)所不者衍生的下列式（5)所示之N_録環狀酿亞胺 化合物或N-經取代之羥基環狀醯亞胺化合物：

(式中，Ra、Rb為相同或相異，表示

，表示可經氧化而轉換為 表示氫原子、 H1、V、R3、R4中之兩個 之1或2個以上碳原子共 • … …〜π 娜签，、Rl、R/、r3 以上亦可結合且再與構成苯環之i或2個 同形成芳香族環或非芳香族環）

(式中，R1、R2、R3、r4 為 齒素原子或有機基，r1、r2 ' Μ為相同或相異，表示氫原子、 R R、R3、R巾之兩個以上亦可 317959修正本 43 i3?4774 第95106946號專利申請案 年7月11日修正替換頁 結合且再與構成笨環之丨或2個以上碳原子共同形成芳 香族環或非芳香族環）

(式中，R1、R2、R3、R4為相同或相異，表示氫原子、 鹵素原子或有機基，R1、R2、R3、R4中之兩個以上亦可 _ 結合且再與構成苯環之1或2個以上碳原子共同形成芳 香族環或非芳香族環，R表示氫原子或有機基）； 又，當該有機化合物係下列式（6)所示之化合物時， 並在製造下列式（7 a)、（7b)所示之芳香族三敌酸、芳香 族三羧酸酐或其混合物時，該觸媒為可由下列式（7a)、 (7b)所示者衍生的下列式（8)所示之沁羥基環狀醯亞胺 化合物或N-經取代之羥基環狀醯亞胺化合物：

為羧基之基，R5、R6 (式中R R、R為相同或相異，表示可經氧化轉換 、R7為相同或相異，表示氫原子、 齒素原子或有機基，^、^、^、^、“、…中之兩個 以上亦可結合且再與構成苯環之丨或2個以上碳原子共 同形成方香3矢環或非芳香族環） 317959修正本 44 u/4774

(式中’ R5、R6、R7為相同或相異，表 原子或有機基^以之兩個^^^齒素 盥谣士 w w m上亦可結合且再

=…或2個以上碳原子共同形成芳 非方香族環） 凡

(8) (式十^^…為相同或相異’表示氫原子^素 原子或有機基，R5、r6、r7中之兩個以上亦可結合且再 與，成苯環之！或2個以上碳原子共同形成芳香族環或 非芳香族環，R表示氫原子或有機基）； • '又，當該有機化合物係下列式（9)所示之化合物時， 並在製造下列式（l〇a)、（1〇b)、（1〇c)所示之芳香族四羧 酸芳香族四綾酸單酐、芳香族四羧酸二酐或該等化合 物之混合物時，該觸媒為可由下列式（10a)、（10b)(10c) 所示者衍生的下列式（lla)、（llb)所示之N羥基環狀醯 亞胺化合物或N-經取代之羥基環狀醯亞胺化合物，或 N-經基環狀二醯亞胺化合物或經取代之經基環狀二 酿亞胺化合物： 317959修正本 45 丄374774

(式中’ Rf、Rg、Rh、Ri為相同或相異，表示可經氧化 轉換為羧基之基，R8、R9為相同戒相異’表示氫原子、 卣素原子或有機基，Rf、Rg、Rh、f、R8、R9中之兩個

以上亦可結合且再與構成笨環之1或2個以上碳原子共 同形成非芳香族環）

(式中，R8、R9為相同或相異，表示氫原子、鹵素原子 或有機基） '

(式中，R8、R9為相同或相異，表示氫原子、鹵素原子 或有機基，R表示氫原子或有機基）。 2.如申請專利範圍第i項之有機化合物之氧化方法，盆 _，將由在反應中所產生的目的產物、反應中間產物^ 反應副產物所成群組中所選擇的至少一種成 的觸媒與由反應混合物所回收的無變質觸媒共同= 317959修正本 46 1374774 第95106946號專利申諳幸 101年7月11日修正替換^ -在氧化反應中。 ~ • 3.如申請範圍第1項或第2項之有機化合物之氧化方法， 其中，由目的產物、反應中間產物及反應副產物所成群 組中所選擇的至少一種成分為多元羧酸、多元羧酸酐及 該等化合物之混合物。 4. 如申請專利範圍第1項之有機化合物之氧化方法，其 中，將環己烷以氧使之氧化，並在製造至少一種選自由 I 環己酮類、環己醇類及己二酸所成群組的化合物時，將 由其反應副產物之琥珀酸或戊二酸所衍生的N_羥基琥 珀醯亞胺化合物或N-經取代之經基破珀醯亞胺化合物 或N-羥基戊二醯亞胺化合物或N_經取代之羥基戊二酿 亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為補充該觸媒在反應 中因變質而減少的量，而由反應所產生的琥珀酸及/或 戊二酸製造該觸媒，並使用於氧化反應中。 5. 如申請專利範圍第1項之有機化合物之氧化方法，其 中’將環戊院以氧使之氧化，並在製造至少一種選自由 環戊酮類、環戊醇類及戊二酸所成群組中的化合物時， 將由其反應副產物之琥珀酸或目的產物的戊二酸所衍 生的N-羥基琥珀醯亞胺化合物或N-經取代之羥基琥玉白 醯亞胺化合物或N-羥基戊二醯亞胺化合物或N-經取代 之羥基戊二醯亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為補充 該觸媒在反應中因變質而減少的量，而由反應產生的玻 珀酸及/或戊二酸製造該觸媒，並使用於氧化反應中。 6. 如申請專利範圍第1項之有機化合物之氧化方法，其 317959修正本 47 1374774 r I第95106946號專利申請案 I 101年7月11日修正替換頁 * .中，將環十二烷以氧使之氧化，並在製造至少一種選自 *由壤十二嗣類、環十二醇類及十二烷二酸所成群組中的 化a物時，將由其反應副產物之玻珀酸或戊二酸所衍生 的N-經基破站醯亞胺化合物或N_經取代之羥基琥珀醯 亞胺化合物或N•羥基戊二醯亞胺化合物或N-經取代之 羥基戊二醯亞胺化合物作為觸媒使用的同時，為補充該 觸媒在反應中因t質而減少的量，而由反應產生的玻拍 # 酸及/或戊二酸製造該觸媒，並使用於氧化反應中。 7. 如申請專利範圍第丨項之有機化合物之氧化方法，其 中，由反應中所生成之式（4a)所示之芳香族二羧酸及式 (4b)所示之芳香族二羧酸酐所成群組中所選擇的至少一 種成分來製造該觸媒，並使用於氧化反應中。 8. 如申請專利範圍第1項之有機化合物之氧化方法，其 中由反應所生成之式(7a)所示之芳香族三緩酸及式（7b) 所不之芳香族三羧酸酐所成群組中所選擇至少一種成 • 分來製造觸媒，並使用於氧化反應中。 9. 如申請專利範圍第丨項之有機化合物之氧化方法，其 中’係由反應所生成之式（l〇a)所示之芳香族四缓酸及式 ⑽)所示之芳香族四㈣單軒、以及式⑽)所示之芳 =族四羧酸二酐所成群組中所選擇的至少一種成分來 製造觸媒，並使用於氧化反應中。 ίο.一種有機化合物之製程，包含下列步驟： 反應步驟A:將有機化合物以可由目的產物、反應 中間產物或反應副產物所衍生的N_經基醯亞胺化合物 317959修正本 第95106946號專利申諳案 101年7月11曰修正替換頁 1374774 媒使用，並經 • · 或N-經取代之經基醢亞胺化合物作為觸 ， 氧使之氧化； 分離步驟B:將反應步驟A所生成之目的產物，及 為補充觸媒在反應中因變質所減少的量而將製造該觸 媒所需使用之在反應中生成的目的產物、反應中間產 物、及反應副產物所成群組中所選擇的至少1種成分加 以分離； 觸媒製造步驟C.使用以分離步驟b中所分離之觸 媒製造用之成分來製造觸媒；以及 觸媒供給步驟D:將觸媒製造步驟c中所得之觸媒 供給於反應步驟A ; 其中，目的產物、反應中間產物或反應副產物係來 自氧化反應原料者。 11‘如申請專利範圍第10項之有機化合物之製程，其中， 該製程復包含由反應混合物令 τ w叹非變質觸媒，而

於反應步驟A的觸媒再循環步驟e。 317959修正本 49