JP2000226380A - 芳香族エポキシ化合物の核水素化方法 - Google Patents
芳香族エポキシ化合物の核水素化方法Info
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Abstract
率を実現し、さらには触媒の繰り返し使用時においても
触媒性能を低下することなく触媒の再使用が可能な芳香
族エポキシ化合物の核水素化方法を提供すること。 【解決手段】 分子内に少なくとも1個のエポキシ基を
有する芳香族エポキシ化合物のベンゼン環をルテニウム
担持触媒を用いて水素加圧下に核水素化するに際し、エ
ーテル系溶媒中、脂肪酸エステルの存在下に反応を行う
ことを特徴とする芳香族エポキシ化合物の核水素化方
法。
Description
も1個のエポキシ基を有する芳香族エポキシ化合物を核
水素化し、対応する飽和環式のエポキシ化合物を製造す
る方法に関し、さらに詳しくは、溶剤および添加成分を
選択することにより、活性および選択性を維持しつつ水
素化触媒の繰り返し使用を可能とする芳香族エポキシ化
合物の核水素化方法に関する。
化ビスフェノールAのジグリシジルエーテルや水素化ビ
スフェノールFのジグリシジルエーテル等は、特にエポ
キシ樹脂の原料および中間体として有用であり、これら
を用いたエポキシ樹脂は一般に芳香族系の樹脂よりも耐
候性に優れるという特徴を有する。
物の製造方法としては、対応する芳香族エポキシ化合物
を核水素化する方法、すなわち分子内のベンゼン環を選
択的にシクロヘキサン環へ水素化する方法が知られてい
る。例えば、米国特許3336241号公報にはロジウ
ムまたはルテニウムを不活性な担体に担持した担持触媒
を使用して核水素化する方法、特開平8−48676号
公報にはルテニウム触媒を使用し反応系に水を添加して
核水素化する方法、特開平8−53370号公報にはエ
ーテルの存在下にルテニウム化合物を特定の酸化還元電
位を持つ金属等で還元処理した均質ルテニウム触媒を用
いて核水素化する方法がそれぞれ開示されている。
では水素化速度が遅く反応に長時間を要したり、あるい
は選択性が十分ではなく水素化分解により収率が低下す
るといった問題点が有り、また、触媒の選択性を改良し
た特開平8−53370号の方法では特別な触媒調製を
要す上に触媒の再使用が難しいという問題点があった。
一方、特開平8−48676号の方法は反応生成物から
の触媒の回収および再使用が可能である点で優れるが、
反応系に水を添加するため、水分が多い場合にはエポキ
シ基の開環等の好ましくない副反応が起こり選択率の低
下を招くという問題があった。
題点を解決し、核水素化反応時において高い転化率と高
い選択率を実現し、さらには触媒の繰り返し使用時にお
いても触媒の活性および選択性といった性能を低下する
ことなく触媒の再使用が可能な芳香族エポキシ化合物の
核水素化方法を提供することにある。
解決すべく鋭意研究した結果、芳香族エポキシ化合物を
ルテニウム触媒を用いて核水素化する反応において、反
応溶媒としてエーテル系溶媒を使用し、かつ、反応系に
脂肪酸エステルを添加することにより核水素化反応の転
化率および選択率が著しく改善され、しかも触媒の繰り
返し使用時においてもこれらの触媒性能を維持して核水
素化できることを見出し本発明を完成した。
1個のエポキシ基を有する芳香族エポキシ化合物のベン
ゼン環をルテニウム担持触媒を用いて水素加圧下に核水
素化するに際し、反応をエーテル系溶媒中、脂肪酸エス
テルの存在下で行うことを特徴とする芳香族エポキシ化
合物の核水素化方法である。
は対象となる化合物の分子に存在する置換基は水素化せ
ず、分子を構成するベンゼン環のみをシクロヘキサン環
へ水素化することを意味する。
ル系溶媒中で反応を行うことおよび反応系中に脂肪酸
エステルを存在させることである。
て用いる分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有する
芳香族エポキシ化合物(以下、単に「芳香族エポキシ化
合物」という)としては、例えば、ビスフェノールAの
ジグリシジルエーテル、ビスフェノールFのジグリシジ
ルエーテル、4,4'−ジヒドロキシビフェニルのジグリ
シジルエーテルおよびこれらの物質のオリゴマー等があ
げられる。本発明ではこれらの中でも特に、ビスフェノ
ールAのジグリシジルエーテルおよびビスフェノールF
のジグリシジルエーテルが好ましい原料として使用され
る。
ル系溶媒を使用する。エーテル系溶媒の種類は特に限定
されないが、水素化反応に対して不活性であり選択率の
向上等の効果がみられることから環状エーテル系溶媒、
具体的にはテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、
ジオキサン、ジオキソラン等が好ましく、テトラヒドロ
フランが特に好ましい。溶媒の使用量は特に限定されな
いが、通常は原料の芳香族エポキシ化合物に対して溶媒
10〜1000重量%の範囲、好ましくは20〜500
重量%の範囲である。
応系に脂肪酸エステルを存在させることが特徴である。
存在させる脂肪酸エステルの種類は特に限定されない
が、通常は炭素数が3〜7のものが好ましく、具体的に
は酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イ
ソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸s
ec−ブチル、酢酸tert−ブチル、酢酸アミル(各
種異性体)、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチ
ル、プロピオン酸n−プロピル、プロピオン酸イソプロ
ピルおよびこれらの混合物等を挙げることができ、中で
も酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イ
ソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸s
ec−ブチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸メ
チルおよびプロピオン酸エチルが特に好ましい。
原料の芳香族エポキシ化合物に対して0.5〜100重
量%の範囲、好ましくは1〜50重量%の範囲である。
0.5重量%に満たない量では水素化反応時の転化率お
よび選択率に対して十分な効果を発揮することができ
ず、また100重量%を越える量を使用しても効果の増
進は少なく、原料濃度の低下によりかえって生産効率を
悪化することになりかねないため、存在量は上記の範囲
とすることが好ましい。
ル系溶媒中で反応および反応系中での脂肪酸エステル
の存在以外は、公知のルテニウム系触媒を用いる水素化
反応またはこれに準じて実施することができる。
知のルテニウム担持触媒を使用することができる。この
ルテニウム担持触媒は、活性金属種としてのルテニウム
を不活性担体に担持したものであれば特にその種類は限
定されないが、担体の種類としては例えば活性炭、シリ
カ、アルミナ、マグネシアおよびこれらの混合物が好ま
しく、活性炭が特に好ましい。また、ルテニウムの担持
量は通常は触媒重量の0.1〜20%、好ましくは0.5
〜10%である。
の方法で調製したものを使用することができ、また、水
素化反応用触媒として市販されているものをそのまま使
用することもできる。触媒の使用量は特に限定されない
が、触媒量が少ないと反応に長時間を要することになる
ため、通常は原料の芳香族エポキシ化合物に対しルテニ
ウム重量で0.05重量%以上が好ましく、0.1〜2重
量%の範囲がさらに好ましい。
良く、水素化反応の反応温度および反応圧力は水素化反
応が完結できる条件下であれば特に限定されないが、実
用的な反応速度が得られる条件として、通常は反応温度
として10〜150℃の範囲、好ましくは30〜80℃
の範囲であり、反応圧力としては5〜150kg/cm
2・Gの範囲、好ましくは20〜100kg/cm2・
Gの範囲が採用される。
触媒の使用量や上記の反応条件によっても異なるが、通
常は0.5〜10時間である。また、水素化反応の反応
形式は回分式に限定されるものではなく、ルテニウム担
持触媒を適当な形状に成型して固定床反応器に充填し流
通式で行うこともできる。
ず、適当な手段により触媒を分離し、次いで通常の蒸留
等の手段により溶媒を分離すればそのまま目的物とする
飽和環式エポキシ化合物を得ることができ、また、分離
した脂肪酸エステルを含む溶媒についてもそのまま再使
用することができる。
法では、反応液からの触媒の回収および繰り返し使用を
容易に実施することができる点に特徴を有する。触媒の
繰り返し使用の方法は、例えば、水素化反応後の反応液
からろ過または遠心分離等の手段によって触媒を分離
し、分離した触媒を反応器に戻し、同様の比率で原料、
エーテル系溶媒および脂肪酸エステルを混合し、同様の
温度、圧力条件下に反応を行えばよい。
によって新しい触媒の追加や触媒の再生処理を行うこと
無しに5回以上の触媒の繰り返し使用が可能であり、そ
の間の転化率や選択率の低下は見られなかった。
れば、高選択的に芳香族エポキシ化合物を水素化して目
的物の飽和環式のエポキシ化合物を製造することがで
き、また、活性および選択性といった触媒性能を維持し
たまま触媒の繰り返し使用が可能であるため製造コスト
を低減することができる。
をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら制
約されるものではない。
に、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル15g
(エポキシ当量188)、ルテニウム/カーボン触媒1
g(エヌイーケムキャット社製;ルテニウム担持量5w
t%、乾燥品)、テトラヒドロフラン44.6gおよび
酢酸エチル0.4g(対原料2.7重量%)を張り込み、
系内を窒素、次いで水素で置換した後、内容物を攪拌し
ながら水素圧70kg/cm2・G、反応温度50℃で
6時間反応させた。
を用いて吸引ろ過し、ろ液をさらにロータリーエバポレ
ーターにより減圧乾燥し、不揮発分として無色透明の反
応生成物を得た。
をUV分光光度計で測定して核水素化率を求め、また過
塩素酸滴定法(JIS−K7236)により、そのエポ
キシ当量を求めたところ、当該反応生成物の核水素化率
は99.8%、エポキシ当量は201(計算値196)
であった。また、これらの核水素化率とエポキシ当量か
らエポキシ基残存率を算出したところ、エポキシ基残存
率は97%であった。
した以外は実施例1と同様にして反応を行った。反応生
成物を実施例1と同様の方法で分析したところ、核水素
化率は99.8%、エポキシ当量は198であり、算出
されたエポキシ基残存率は99%であった。
料30重量%)を混合した以外は実施例2と同様にして
反応を行った。反応生成物を実施例1と同様の方法で分
析したところ、核水素化率は99.6%、エポキシ当量
は199であり、算出されたエポキシ基残存率は98%
であった。
同様にして反応を行った。反応生成物を実施例1と同様
の方法で分析したところ、核水素化率は97.1%、エ
ポキシ当量は210であり、算出されたエポキシ基残存
率は93%であった。
して実施例2と同様の条件下に反応を行った。また、こ
れと同様の触媒の繰り返し使用の反応を5回行った。各
反応生成物を実施例1と同様の方法で分析した結果を表
1に示す。
し使用においても、触媒性能の劣化はほとんどみられな
かった。
スフェノールFのジグリシジルエーテル15g(エポキ
シ当量170)を原料として使用した以外は実施例2と
同様にして反応を行った。
行ったところ、核水素化率は99.8%、エポキシ当量
は179(計算値177)であり、算出したエポキシ基
残存率は99%であった。
香族エポキシ化合物を核水素化することができ、また、
活性および選択性といった触媒性能を低下することなく
触媒の繰り返し使用が可能であるため、エポキシ樹脂の
原料等として有用な飽和環式エポキシ化合物を安価に効
率よく製造することができる。 以 上
Claims (4)
- 【請求項1】 分子内に少なくとも1個のエポキシ基を
有する芳香族エポキシ化合物のベンゼン環をルテニウム
担持触媒を用いて水素加圧下に核水素化するに際し、反
応をエーテル系溶媒中、脂肪酸エステルの存在下で行う
ことを特徴とする芳香族エポキシ化合物の核水素化方
法。 - 【請求項2】 反応系中に存在させる脂肪酸エステルの
量が、芳香族エポキシ化合物に対し0.5〜100重量
%である請求項第1項記載の芳香族エポキシ化合物の核
水素化方法。 - 【請求項3】 脂肪酸エステルが、酢酸メチル、酢酸エ
チル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−
ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸t
ert−ブチル、プロピオン酸メチルおよびプロピオン
酸エチルから選ばれた脂肪酸エステルの少なくとも1種
である請求項第1項または第2項記載の芳香族エポキシ
化合物の核水素化方法。 - 【請求項4】 分子内に少なくとも1個のエポキシ基を
有する芳香族エポキシ化合物が、ビスフェノールAのジ
グリシジルエーテルまたはビスフェノールFのジグリシ
ジルエーテルである請求項第1項ないし第3項の何れか
の項に記載の芳香族エポキシ化合物の核水素化方法。
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-
1999
- 1999-02-03 JP JP02591999A patent/JP3862883B2/ja not_active Expired - Fee Related
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