JP2000169399A - オレフィン化合物の製造方法 - Google Patents

オレフィン化合物の製造方法

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JP2000169399A JP10351939A JP35193998A JP2000169399A JP 2000169399 A JP2000169399 A JP 2000169399A JP 10351939 A JP10351939 A JP 10351939A JP 35193998 A JP35193998 A JP 35193998A JP 2000169399 A JP2000169399 A JP 2000169399A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 副反応が極めて少なく、収率が良好で、かつ
実用的な反応時間で得られるアルコールの脱水反応によ
るオレフィン化合物の製造方法を提供する。 【解決手段】 アルコール化合物を、式MHSO(但
し、MはLi、Na、K又はNHを示す)で表される
脱水触媒を用いて分子内脱水する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オレフィン化合物
の製造方法に関し、詳しくは、アルコール化合物を無溶
媒もしくは溶媒中で、脱水触媒を用いて分子内脱水する
ことによるオレフィン化合物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】濃硫酸やリン酸等の無機酸を用いた、ア
ルコールの脱水反応によるオレフィン化合物の製造方法
は、既に知られている(Org.Synth.coll. vol.2、1
51(1943)等)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
公知の濃硫酸やリン酸等の無機酸を用いたアルコール化
合物の脱水反応では、従来必ずしも満足な結果は得られ
ていなかった。即ち、リン酸などでは酸性度が弱いた
め、反応時間の長時間化や反応温度の高温化が必要とさ
れ、他方濃硫酸などでは逆に酸性度が強すぎるため、好
ましくない副反応が生じ、収率を低下させ、分離困難な
副生成物の生成が起こってしまうという問題があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、副反応が極めて
少なく、収率が良好で、かつ実用的な反応時間で得られ
るアルコールの脱水反応によるオレフィン化合物の製造
方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意検討した結果、特定の脱水触媒を
使用することによって高収率、高純度で効率よくオレフ
ィン化合物が得られることを見いだし、本発明を完成す
るに至った。
【0006】即ち、本発明のオレフィン化合物の製造方
法は、アルコール化合物を、式MHSO(但し、Mは
Li、Na、K又はNHを示す)で表される脱水触媒
を用いて分子内脱水することを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明のオレフィン化合物
の製造方法を詳述する。本発明に使用される出発物質と
してのアルコールは分子内に1以上のアルコール性水酸
基を有する化合物であれば特に限定されず、室温で液体
もしくは固体のアルコールが使用可能である。
【0008】例えば、エタノール、プロパノール、ブタ
ノール、ぺンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、
オクタノール、ノナノール、デカノール、シクロヘキサ
ノール、シクロヘプタノール、シクロオクタノール、ア
ダマンタノール、フェニルブタノール、フェニルヘキサ
ノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、
ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオー
ル、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオ
ール、デカンジオール、シクロヘキサンジメタノール、
シクロヘキサンジエタノール、シクロヘキサンジプロパ
ノール、シクロヘキサンジターシャリブタノール、水添
ビフェノール、ビス(シクロヘキサノール)メタン、ビ
ス(ジメチルシクロヘキサノール)メタン、1,2−ビ
ス(シクロヘキサノール)エタン、1,3−ビス(シク
ロヘキサノール)プロパン、1,4−ビス(シクロヘキ
サノール)ブタン、1,5−ビス(シクロヘキサノー
ル)ぺンタン、1,6−ビス(シクロヘキサノール)ヘ
キサン、2,2’−ビス(シクロヘキサノール)プロパ
ン、ビス(シクロヘキサノール)フェニルメタン、α,
α−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−4−(4
−ヒドロキシ−α,α−ジメチルシクロヘキシル)−エ
チルベンゼン、3,3’−ビス(シクロヘキサノール)
ペンタン、5,5’−ビス(シクロヘキサノール)ヘプ
タン、ドデカヒドロフルオレンジオール、トリス(シク
ロヘキサノール)メタン、トリス(シクロヘキサノー
ル)エタン、1,3,3’−トリス(シクロヘキサノー
ル)ブタン、テトラキス(シクロヘキサノール)エタ
ン、2,2’−ビス〔4,4’−ビス(シクロヘキサノ
ール)シクロヘキシル〕プロパン、水添ポリフェノール
等を例示することができ、これらの混合物も使用するこ
とができる。
【0009】尚、上記アルコール化合物が、分子中にシ
クロヘキサン環を有し、且つ、該シクロヘキサン環に結
合した水酸基を少なくとも1つ以上含有する化合物であ
る場合、従来技術に比して本発明の効果がより顕著に表
われるため、このようなアルコール化合物を出発物質と
する場合、本発明は特に有効である。
【0010】このような分子中にシクロヘキサン環を有
し、且つ、該シクロヘキサン環に結合した水酸基を少な
くとも1つ以上含有する化合物としては、例えば、シク
ロヘキサノール、4−ターシャリブチルシクロヘキサノ
ール、アダマンタノール、シクロヘキサンジメタノー
ル、シクロヘキサンジエタノール、シクロヘキサンジプ
ロパノール、シクロヘキサンジターシャリブタノール、
水添ビフェノール、ビス(シクロヘキサノール)メタ
ン、ビス(ジメチルシクロヘキサノール)メタン、1,
2−ビス(シクロヘキサノール)エタン、1,3−ビス
(シクロヘキサノール)プロパン、1,4−ビス(シク
ロヘキサノール)ブタン、1,5−ビス(シクロヘキサ
ノール)ペンタン、1,6−ビス(シクロヘキサノー
ル)ヘキサン、2,2’−ビス(シクロヘキサノール)
プロパン、ビス(シクロヘキサノール)フェニルメタ
ン、α,α−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−
4−(4−ヒドロキシ−α,α−ジメチルシクロヘキシ
ル)−エチルベンゼン、3,3’−ビス(シクロヘキサ
ノール)ペンタン、5,5’−ビス(シクロヘキサノー
ル)ヘプタン、ドデカヒドロフルオレンジオール、トリ
ス(シクロヘキサノール)メタン、トリス(シクロヘキ
サノール)エタン、1,3,3’−トリス(シクロヘキ
サノール)ブタン、テトラキス(シクロヘキサノール)
エタン、2,2’−ビズ〔4,4’−ビス(シクロヘキ
サノール)シクロヘキシル〕プロパン、水添ポリフェノ
ール等、及びこれらの混合物が挙げられる。
【0011】更に、分子中に水酸基の結合したシクロヘ
キサン環を、少なくとも2つ以上含有する化合物の脱水
反応に対しては、上記と同様の理由から本発明は特に有
効である。分子中に水酸基の結合したシクロヘキサン環
を、少なくとも2つ以上含有する化合物としては、例え
ば、水添ビフェノール、アダマンタノール、ジシクロヘ
キサノールメタン、ビス(ジメチルシクロヘキサノー
ル)メタン、1,2−ビス(シクロヘキサノール)エタ
ン、1,3−ビス(シクロヘキサノール)プロパン、
1,4−ビス(シクロヘキサノール)ブタン、1,5−
ビス(シクロヘキサノール)ペンタン、1,6−ビス
(シクロヘキサノール)ヘキサン、2,2’−ビス(シ
クロヘキサノール)プロパン、ビス(シクロヘキサノー
ル)フェニルメタン、α,α−ビス(4−ヒドロキシシ
クロヘキシル)−4−(4−ヒドロキシ−α,α−ジメ
チルシクロヘキシル)−エチルベンゼン、3,3’−ビ
ス(シクロヘキサノール)ペンタン、5,5’−ビス
(シクロヘキサノール)ヘプタン、ドデカヒドロフルオ
レンジオール、トリス(シクロヘキサノール)メタン、
トリス(シクロヘキサノール)エタン、1,3,3’−
トリス(シクロヘキサノール)ブタン、テトラキス(シ
クロヘキサノール)エタン、2,2’−ビス〔4,4’
−ビス(シクロヘキサノール)シクロヘキシル〕プロパ
ン、水添ポリフェノール等及びこれらの混合物が挙げら
れる。
【0012】本発明に使用される脱水触媒は式MHSO
(但し、MはLi、Na、K又はNHを示す)で表
される化合物であり、Mの種類はこれらのうち、経済的
にはNaまたはKが好ましく、これらの脱水触媒は単一
化合物を使用してもよいし、複数の化合物を併用するこ
ともできる。
【0013】上記脱水触媒化合物のアルコールに対する
使用量は特に限定されるものではないが、好ましくは
0.1〜20モル%、特に好ましくは5〜15モル%が
よい。
【0014】0.1モル%より添加量が少ない場合は脱
水反応が遅くなることがあり、一方20モル%より添加
量が多い場合は、副生成物が生成し易くなる。
【0015】本発明に使用する脱水触媒は、式MSO
(但し、MはLi、Na、K又はNHを示す)と硫
酸とから容易に合成できるので、予め合成したものを固
体または水溶液(ただし、水溶液の濃度が極端に薄いと
生成物の分離操作などに時間ががかるので、水分は極力
少ない方が好ましい)として使用することができる。ま
た、脱水反応の直前に同じ反応装置内で脱水触媒を合成
して、その後連続して脱水反応を行ってもよい。
【0016】本発明における脱水反応は、無溶媒中で行
なうことができるが、出発物質のアルコールが固体であ
る場合や、反応条件の安定化を希望する場合などは溶媒
中で行なうこともできる。溶媒としては、反応条件下で
液体であり、望ましくない副反応を全くもしくは非常に
少ない程度しか生じないものであれば特に制限無く使用
することができる。好ましくは、多種の未置換の、もし
くは置換された炭化水素系有機溶媒またはハロゲン化炭
化水素系有機溶媒が好ましく、また、複数の炭化水素類
又はハロゲン化炭化水素類の混合物も使用することがで
きる。
【0017】このような炭化水素類及びハロゲン化炭化
水素類の例としては、脂肪族あるいは脂環式炭化水素
類、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、
デカン、ドデカン、シクロヘキサン、2−メチルヘプタ
ン、3−メチルヘプタン、2,3−ジメチルヘプタン、
シクロデカン、トリデカン、テトラデカン、ぺンタデカ
ン、ヘキサデカン、芳香族炭化水素類、例えば、ベンゼ
ン、トルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、キ
シレン、クメン、ジイソプロピルベンゼン、ビフェニ
ル、エチルトルエン、トリメチルベンゼン、ハロゲン化
炭化水素類、例えば、フロロベンゼン、クロロベンゼ
ン、ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、炭化水素類の
混合物、例えば、商品名ソルベッソ−100、ソルベッ
ソ−150、ソルベッソ−200、アイソパーG、アイ
ソパーH(エクソン化学社製)等が挙げられる。
【0018】これらのなかでも沸点が60℃〜250℃
である溶媒は生成するオレフィン化合物を分離しやすい
ので好ましく、更に、脱水により生成する水分や、脱水
触媒が水溶液で供給された場合の水分などを分水しやす
い点で、沸点範囲100℃〜210℃の溶媒が最も好ま
しい。
【0019】このような溶媒としては、例えば、脂肪族
あるいは脂環式炭化水素類、例えば、オクタン、ノナ
ン、デカン、ドデカン、2−メチルヘプタン、3−メチ
ルヘプタン、2,3−ジメチルヘプタン、シクロデカ
ン、トリデカン、テトラデカン、芳香族炭化水素類、例
えば、トルエン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、
キシレン、クメン、ジイソプロピルベンゼン、ビフェニ
ル、エチルトルエン、トリメチルベンゼン、ハロゲン化
炭化水素類、例えば、クロロベンゼン、ジクロロベンゼ
ン、ブロモベンゼン、炭化水素類の混合物、例えば、商
品名ソルベッソ−100、ソルベッソ−150、ソルベ
ッソ−200、アイソパーG、アイソパーH(エクソン
化学社製)等が挙げられる。
【0020】本発明における反応温度は、実質的に上記
式で示される脱水触媒による分子内脱水が起こる温度で
あればよいが、好ましくは60℃〜250℃、より好ま
しくは100℃〜210℃であり、かかる好適温度範囲
内であると反応時間、少副生成物の点で好ましい。
【0021】本発明における脱水反応は種々の圧力で行
うことができ、使用するアルコール、溶媒、生成オレフ
ィンの性質などを勘案して自由に設定することができる
が、常圧もしくは減圧下で実施するのが工業的には好ま
しい。
【0022】本発明により製造されたオレフィン化合物
は公知の方法で容易に単離することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。実施例1 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている1リットルの4つ口フラスコに、脱水触媒を溶
解するための水30g、硫酸ナトリウム7.10g
(0.05mol)、95%硫酸5.16g(0.05
mol)を加え、撹拌し、硫酸水素ナトリウムの25%
水溶液を調製した。次に、これに2,2−ビス(シクロ
ヘキサノール)プロパン204.38g(1.00mo
l)、ソルベッソ−150(エクソン化学社製)205
gを加え、オイルバスで100℃に昇温し、最初に加え
た水(硫酸水素ナトリウム水溶液の水分)を分水管を通
じて系外へ留出させた。その後温度を上昇させ、130
℃〜205℃に約8時間かけて上昇させた。この間に分
子内脱水反応により、水が系外へ留出し、水の留出が無
くなった時点で反応終了とした。反応液をガスクロマト
グラフィで分析したところ、99%の収率で2,2−ビ
ス(シクロヘキセニル)プロパンが生成していた。得ら
れた反応液を、1リットルの分液ロートを用いて、30
0ミリリットルの水で3回洗浄した後、減圧蒸留して無
色透明液状の2,2−ビス(シクロヘキセニル)プロパ
ン198.41g(回収率98%)を得た。
【0024】実施例2 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている1リットルの4つ口フラスコに、脱水触媒を溶
解するための水40g、硫酸カリウム8.71g(0.
05mol)、95%硫酸5.16g(0.05mo
l)を加え、撹拌し、硫酸水素カリウムの25%水溶液
を調製した。次に、これにトリス(シクロヘキサノー
ル)メタン310.48g(1.00mol)、ソルベ
ッソ−150(エクソン化学社製)300gを加え、オ
イルバスで100℃に昇温し、最初に加えた水(硫酸水
素ナトリウム水溶液の水分)を分水管を通じて系外へ留
出させた。その後温度を上昇させ、140℃〜200℃
に約8時間かけて上昇させた。この間に分子内脱水反応
により、水が系外へ留出し、水の留出が無くなった時点
で反応終了とした。反応液をガスクロマトグラフィで分
析したところ、95%の収率でトリス(シクロヘキセニ
ル)メタンが生成していた。また、2%が1,1’−ビ
ス(シクロヘキセニル)−1−シクロヘキサノールメタ
ンであり、3%は原料の分解物及びオレフィンの重合物
であった。
【0025】実施例3 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている1リットルの4つ口フラスコに、脱水触媒を溶
解するための水40g、硫酸カリウム8.71g(0.
05mol)、95%硫酸5.16g(0.05mo
l)を加え、撹拌し、硫酸水素カリウムの25%水溶液
を調製した。次に、これに4−フェニル−1−ブタノー
ル150.22g(1.00mol)、キシレン150
gを加え、オイルバスで100℃に昇温し、最初に加え
た水(硫酸水素ナトリウム水溶液の水分)を分水管を通
じて系外へ留出させた。その後温度を上昇させ、100
℃〜150℃に約7時間かけて上昇させた。その間、分
子内脱水により、水が系外へ留出し、水の留出が無くな
った時点で反応終了とした。反応液をガスクロマトグラ
フィで分析したところ、85%の収率で4−フェニル−
1−ブテンが生成していた。また、5%が未反応の原料
であり、10%が原料の分解物や重合物等の副生成物で
あった。
【0026】実施例4 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている1リットルの4つ口フラスコに、脱水触媒を溶
解するための水30g、硫酸ナトリウム7.10g
(0.05mol)、95%硫酸5.16g(0.05
mol)を加え、撹拌し、硫酸水素ナトリウムの25%
水溶液を調製した。次に、これに4−ターシャリブチル
シクロヘキサノール156.27g(1.00mo
l)、ソルベッソ−100(エクソン化学社製)150
gを加え、オイルバスで100℃に昇温し、最初に加え
た水(硫酸水素ナトリウム水溶液の水分)を分水管を通
じて系外へ留出させた。その後温度を上昇させ、100
℃〜165℃に約5時間かけて昇温した。その間、分子
内脱水により水が系外へ留出し、水の留去が無くなった
時点で反応終了とした。反応液をガスクロマトグラフィ
で分析したところ、90%の収率で4−フェニル−1−
ブテンが生成していた。また、3%が未反応の原料であ
り、7%が原料の分解物や重合物等の副生成物であっ
た。
【0027】実施例5 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている200ミリリットルの4つ口フラスコに、脱水
触媒を溶解するための水30g、硫酸ナトリウム7.1
0g(0.05mol)、95%硫酸5.16g(0.
05mol)を加え、撹拌し、硫酸水素ナトリウムの2
5%水溶液を調製した。次に、これにシクロヘキサノー
ル100.06g(1.00mol)を加え、オイルバ
スで昇温し、90℃に約6時間保持した。この間、最初
に加えた水(硫酸水素ナトリウム水溶液の水分)及び分
子内脱水による水が分水管に溜まり、適宜除去した。水
の留去が無くなった時点で反応終了とした。反応液をガ
スクロマトグラフィで分析したところ、90%の収率で
シクロヘキセンが生成していた。また、残りの10%が
未反応の原料であった。
【0028】実施例6 実施例1において、脱水触媒を硫酸水素リチウム、硫酸
水素アンモニウム、及び硫酸水素ナトリウムと硫酸水素
カリウムとの混合触媒に代えた以外は実施例1と同様に
して、3種類の脱水反応を行ったところ、表1及び表2
に示す結果を得た。
【0029】実施例7 実施例1において、硫酸水素ナトリウムの添加量を表1
に示す如く変えた以外は実施例1と同様にして、4種類
の脱水反応を行ったところ、表2に示す結果を得た。
【0030】実施例8 実施例4において、反応溶媒を、脂肪族炭化水素(ノナ
ン)、芳香族炭化水素(キシレン)、ハロゲン化炭化水
素(1,2−ジクロロベンゼン)及び無溶媒に代えた以
外は実施例4と同様にして、4種類の脱水反応を行った
ところ、表3に示す結果を得た。
【0031】比較例1 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている1リットルの4つ口フラスコに、98%硫酸
5.00g(0.05mol)を加え、撹拌した。次
に、これに2,2−ビス(シクロヘキサノール)プロパ
ン204.38g(1.00mol)、ソルベッソ−1
50(エクソン化学社製)205gを加え、オイルバス
で130℃に昇温するとアルコールは融解し、同時に徐
々に分子内脱水が始まった。その後約4時間かけて20
0℃に昇温し、水が系外へ流出した。それと並行して反
応液が濃茶褐色に着色してきた。水の留去が無くなり反
応終了とした。反応液をガスクロマトグラフィで分析し
たところ、2,2−ビス(シクロヘキセニル)プロパン
が収率40%で得られたが、それ以外に多量の高分子量
体の生成が認められた。
【0032】比較例2 スタラー、分水管付き冷却管、温度計、窒素導入管を備
えている1リットルの4つ口フラスコに、85%リン酸
23.04g(0.20mol)を加え、撹拌した。次
に、これに2,2−ビス(シクロヘキサノール)プロパ
ン204.40g(1.00mol)、ソルベッソ−1
50(エクソン化学社製)205gを加え、オイルバス
で100℃に昇温し、最初に加えた水(リン酸中の水
分)を分水管を通じて系外へ留出した。反応液温度を1
30℃に昇温するとアルコールは融解した。その後およ
そ180℃にすると徐々に分子内脱水が始まり、水が系
外へ流出した。その後も徐々に反応液の温度を上昇した
が、脱水反応が始まってから12時間を経て、反応液を
ガスクロマトグラフィで分析したところ、2,2−ビス
(シクロヘキセニル)プロパンは10%しか生成してお
らず、残りは2,2−ビス(シクロヘキサノール)プロ
パン及び、2−シクロヘキサノール,2−シクロヘキセ
ニルプロパンであった。また脱水生成した2,2−ビス
(シクロヘキセニル)プロパンには多量の異性体の生成
が認められた。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
アルコールの脱水反応においては、副反応が極めて少な
く、収率が良好で、実用的な反応時間でオレフィン化合
物を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 15/44 C07C 15/44 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 中屋敷 哲千 東京都荒川区東尾久七丁目2番35号 旭電 化工業株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC13 BA02 BA03 BA34 BA36 BB11 BB12 BB49 BC10 BC34 4H039 CA20 CG10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルコール化合物を、式MHSO(但
    し、MはLi、Na、K又はNHを示す)で表される
    脱水触媒を用いて分子内脱水することを特徴とするオレ
    フィン化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記アルコール化合物が、分子中にシク
    ロヘキサン環を有し、且つ、該シクロヘキサン環に結合
    した水酸基を少なくとも1つ以上含有する化合物である
    請求項1記載のオレフィン化合物の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記脱水触媒を前記アルコール化合物に
    対して0.1〜20モル%使用する請求項1または2記
    載のオレフィン化合物の製造方法。
  4. 【請求項4】 沸点が60〜250℃の範囲内の炭化水
    素系溶媒またはハロゲン化炭化水素系溶媒を使用する請
    求項1〜3のうちいずれか一項に記載のオレフィン化合
    物の製造方法。
  5. 【請求項5】 反応温度が60〜250℃の範囲内であ
    る請求項1〜4のうちいずれか一項に記載のオレフィン
    化合物の製造方法。
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