JP2002105011A - 芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法 - Google Patents

芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法

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JP2002105011A JP2000293316A JP2000293316A JP2002105011A JP 2002105011 A JP2002105011 A JP 2002105011A JP 2000293316 A JP2000293316 A JP 2000293316A JP 2000293316 A JP2000293316 A JP 2000293316A JP 2002105011 A JP2002105011 A JP 2002105011A
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mol
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吉夫 元山
Satoru Inoki
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェノール類と過酸化水素を反応させて芳香
族ジヒドロキシ化合物を製造する際、過酸化水素基準の
ハイドロキノン類及びカテコール類等の芳香族ジヒドロ
キシ化合物の過酸化水素基準における総選択率を高くす
ることができる芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法を
提供する。 【解決手段】 結晶性チタノシリケート及びポリアルキ
レングリコールモノエーテル化合物の存在下、フェノー
ル類を過酸化水素と反応させて芳香族ジヒドロキシ化合
物を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は芳香族ジヒドロキシ
化合物の製造方法、詳しくはフェノール類を過酸化水素
でヒドロキシル化し、対応する芳香族ジヒドロキシ化合
物を製造する方法に関する。本発明の方法で得られる芳
香族ジヒドロキシ化合物は、例えばハイドロキノンやカ
テコール等であって、種々の有機合成中間体又は原料物
質として有用であり、還元剤、ゴム薬、染料、医薬、農
薬、重合禁止剤、酸化抑制剤等の分野に利用される。
【0002】
【従来の技術】フェノール類を過酸化水素を用いてヒド
ロキシル化する方法には、古くから2価の鉄イオンの存
在下に反応させる方法[Nature, 165, 401(1950) ]、
またはフッ化水素酸を用いる方法[J. Org. Chem., 35,
4028 (1970) ]などが知られている。また、ピロリン
酸と過塩素酸またはそのアルカリ土類塩を組み合わせて
用いる方法が工業的に有用であることが報告されている
[特開平3−240743号(対応USP No. 524508
6)]。しかし、これら従来の方法は、用いる触媒が均
一に反応液に溶解しているため、反応生成物から触媒を
分離して目的物を単離するのが煩雑であったり、腐食性
の高い酸を用いるため高価な材質の反応装置が必要であ
ったり、さらに触媒である酸を廃棄する際には中和のた
めの塩基が必要であるなどの問題がある。
【0003】その後、反応系から触媒を容易に分離でき
る不均一系の触媒、例えば結晶性チタノシリケートを用
いる方法が提案された[特開平1−149744号(対
応EPNo. 314582A、USP No. 5254746)、特開平2−29
8350、特開平4−66546]。これらの方法にお
いて、MFI構造の結晶性チタノシリケートを用いる方
法が記載されており、反応後の生成物から単に触媒を物
理的に分離すれば良く、工業的には有利な方法である。
これら公報に記載の方法に基づいて発明者らが追試した
ところ、過酸化水素基準のハイドロキノンとカテコール
の総選択率が67モル%程度であった。
【0004】更に、ジオキサン等の環状エーテル化合物
および結晶性チタノシリケートの存在下にフェノール類
を過酸化水素水でヒドロキシル化する方法がある[特開
平5−170684号(対応USP No. 5426244)、特開
平6−263670号(対応USP No. 5426244)、特開
平7−2714号]。これらの公報に開示された技術
は、環状エーテル化合物の添加によりヒドロキノンの選
択率を向上させることを目的としており、例えば特開平
5−170684号に記載された過酸化水素基準のハイ
ドロキノンの選択率は64モル%と向上するものの、過
酸化水素基準のハイドロキノンとカテコールの総選択率
はモル73%である。また、これら公報に記載の方法に
基づいて発明者らが追試したところ、過酸化水素基準の
ハイドロキノンとカテコールの総選択率が65モル%程
度であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ハイ
ドロキノン類やカテコール類等の芳香族ジヒドロキシ化
合物の製造方法において、過酸化水素基準の芳香族ジヒ
ドロキシ化合物の総選択率を高くすることができる芳香
族ジヒドロキシ化合物の製造方法を提案することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は次の芳香族ジヒ
ドロキシ化合物の製造方法である。 (1) 結晶性チタノシリケート及びポリアルキレング
リコールモノエーテル化合物の存在下、フェノール類を
過酸化水素と反応させて芳香族ジヒドロキシ化合物を製
造する芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法。 (2) ポリアルキレングリコールモノエーテル化合物
が、ポリアルキレングリコールのモノアルキルアリール
エーテルである上記(1)記載の芳香族ジヒドロキシ化
合物の製造方法。 (3) ポリアルキレングリコールモノエーテル化合物
が、ポリエチレングリコールモノ−4−オクチルフェニ
ルエーテルである上記(1)記載の芳香族ジヒドロキシ
化合物の製造方法。 (4) ポリアルキレングリコールモノエーテル化合物
が、結晶性チタノシリケート100重量部に対して10
〜200重量部となるように添加される上記(1)〜
(3)のいずれかに記載の芳香族ジヒドロキシ化合物の
製造方法。
【0007】本発明において原料化合物として用いられ
るフェノール類とは、無置換のフェノール及び置換フェ
ノールを意味する。ここで置換フェノールとは、例えば
メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキ
シル基等の炭素数1から6の直鎖または分枝アルキル基
あるいはシクロアルキル基で置換されたアルキルフェノ
ールをあげることができる。
【0008】フェノール類の具体的なものとしては、フ
ェノール、2−メチルフェノール、3−メチルフェノー
ル、2,6−ジメチルフェノール、2,3,5−トリメ
チルフェノール、2−エチルフェノール、3−イソプロ
ピルフェノール、2−ブチルフェノール、2−シクロヘ
キシルフェノールなどがあげられるが、この中でも特
に、フェノールが好ましい。なお、フェノール類の2位
と6位の両方に置換基を有している化合物を用いる場合
には、生成される芳香族ジヒドロキシ化合物はハイドロ
キノン誘導体のみとなる。
【0009】本発明で触媒として用いる結晶性チタノシ
リケートの組成は(SiO2)x・(TiO2(1-x)
示される構造のものが制限なく使用できる。この場合x
/(1−x)の値、すなわちSi/Tiの原子比は特に
限定されないが、好ましくは5〜1000、さらに好ま
しくは10〜500のものが望ましい。結晶性チタノシ
リケートはMFI構造を有するMFI型結晶性チタノシ
リケートが好ましい。
【0010】結晶性チタノシリケートは公知の方法によ
り製造することができる。例えば、ケイ素源、チタン
源、窒素源、および水からなる反応混合物を調整して、
水熱合成により製造することができる。前記ケイ素源と
しては、ケイ素のアルコキシド、コロイド状シリカなど
があげられる。前記チタン源としては、チタンのアルコ
キシド、ハロゲン化チタン、チタン酸、硫化チタンなど
があげられる。前記窒素源としてはテトラプロピルアン
モニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩などの4級ア
ンモニウム塩などの含窒素化合物があげられる。
【0011】結晶性チタノシリケートの具体的な製造方
法として、次の方法が例示できる。前記ケイ素源、チタ
ン源、窒素源、および水を、pHを適当に調整しながら
混合し、ゲル状の沈殿物を得る。この沈殿物を100〜
250℃の加熱下に1〜100時間水熱合成し、固体生
成物を得る。この固体生成物をイオン交換水で洗浄し、
続いて乾燥した後、空気中で400〜600℃の温度で
焼成することにより結晶性チタノシリケートを得ること
ができる。このような製造方法において、窒素源として
テトラプロピルアンモニウム塩を用いた場合、MFI構
造の結晶性チタノシリケートを容易に得ることができ
る。
【0012】結晶性チタノシリケートの製造方法は、特
開昭56−96720号(対応USP4410501)、特開平4
−66546号などに記載されており、これらの方法に
従って製造した結晶性チタノシリケートを用いることも
できる。また結晶性チタノシリケートとしては市販品を
使用することもできる。なおMFI型結晶性チタノシリ
ケートもx/(1−x)が所定の範囲のものであれば、
市販品を使用することができる。
【0013】本発明で、結晶性チタノシリケートととも
に触媒として用いられるポリアルキレングリコールモノ
エーテル化合物の具体的なものとしては、ポリエチレン
グリコールモノ−4−オクチルフェニルエーテル、ポリ
プロピレングリコールモノ−4−オクチルフェニルエー
テル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポ
リエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレ
ングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコ
ールモノオクチルエーテル、ポリエチレングリコールモ
ノフェニルエーテル、ポリエチレングリコールモノ−4
−メチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールモ
ノ−4−ブチルフェニルエーテル、ポリエチレングリコ
ールモノ−4−ノニルフェニルエーテル等をあげること
ができる。特にその中でも、ポリエチレングリコール−
4−オクチルフェニルエーテルが好ましい。
【0014】用いられるポリアルキレングリコールモノ
エーテル化合物のポリアルキレングリコール部分の分子
量は、88〜880程度が好ましく、より好ましくは2
20〜660である。
【0015】本発明で用いられるポリアルキレングリコ
ールモノエーテル化合物は水との混合物で使用すること
が好ましい。例えば、ポリエチレングリコール−4−オ
クチルフェニルエーテルを用いる場合においては、エー
テル/水(重量比)が1/10〜1/1000が好まし
く、特に1/30〜1/200の間が好ましい。
【0016】本発明の製造方法では、上記した結晶性チ
タノシリケート及びポリアルキレングリコールモノエー
テル化合物を触媒として、原料化合物であるフェノール
類を過酸化水素と反応させて芳香族ジヒドロキシ化合物
を製造する。本発明の製造方法では、反応生成物である
芳香族ジヒドロキシ化合物の過酸化水素基準における総
選択率を高くすることができる。
【0017】触媒として使用するポリアルキレングリコ
ールモノエーテル化合物は、末端に極性を有する水酸基
と、無極性のアルキル基とを有する。このポリアルキレ
ングリコールモノエーテル化合物が極性を有する水酸基
側から結晶性チタノシリケートの表面に吸着され、結晶
性チタノシリケートの表面の極性が変化したため、ミセ
ルの効果によって総選択率が上昇するものと考えられ
る。
【0018】反応生成物である芳香族ジヒドロキシ化合
物の具体的なものとしては、ヒドロキノン、カテコー
ル、2−メチルヒドロキノン、3−メチルカテコール、
4−メチルカテコール、3−メチルヒドロキノン、1,
4−ジメチルヒドロキノン、1,4−ジメチルカテコー
ル、3,5−ジメチルカテコール、2,3−ジメチルヒ
ドロキノン、2,3−ジメチルカテコール、1,2,4
−ベンゼントリオール、4,4’−ジヒドロキシフェニ
ルエーテル、イソプロピル−4−ヒドロキシフェノール
等をあげることができる。
【0019】反応温度としては、30〜130℃、好ま
しくは40〜100℃の範囲であるのが望ましい。30
〜130℃の範囲にある場合、添加した過酸化水素水が
焼失して反応が完結するまでの時間が短く、生産性が高
くなる。また、反応生成物の収率が高くなる傾向があ
る。反応時間は0.5〜5時間、好ましくは1〜3時間
であるのが望ましい。反応圧力は特に制限されない。
【0020】反応は回分式で行っても良く、また連続的
に反応を行っても良い。連続的に行う場合は、懸濁式の
均一混合漕で行っても良く、固定床流通式のプラグフロ
ー形式で行っても良い。また反応生成物をリサイクル
し、再度反応原料として用いても良い。
【0021】結晶性チタノシリケートの使用量は原料化
合物(反応混合物)100重量部に対して、0.5〜3
0重量部、好ましくは1〜20重量部であるのが望まし
い。0.5〜30重量部の範囲で用いると、添加した過
酸化水素が消失して反応が完結するための時間が短く、
生産性が高い。
【0022】ポリアルキレングリコールモノエーテル化
合物の使用量は、触媒である結晶性チタノシリケート1
00重量部に対して、10〜200重量部、好ましくは
25〜100重量部であることが望ましい。使用量が1
0重量部以上であると、ポリアルキレングリコールモノ
エーテル化合物の添加によって芳香族ジヒドロキシ化合
部の総選択率が高くなる本発明の効果が明瞭に現れる。
使用量が200重量部より多くなっても差し支えない
が、製造後におけるポリアルキレングリコールモノエー
テル化合物の回収量が増えるため、経済的な点から使用
量は200重量部以下であることが好ましい。
【0023】過酸化水素の使用量は、原料化合物である
フェノール類1モルに対して、0.5モル以下、好まし
くは0.3モル以下の割合とするのが望ましい。過酸化
水素は通常過酸化水素水として用いられるが、その濃度
は特に限定されず、通常の30質量%程度の水溶液を用
いても良いし、また高濃度の過酸化水素水を反応系にお
いて不活性な媒体で希釈して用いても良い。希釈に用い
る媒体としては、アセトニトリル、エタノール、メタノ
ール、水などが挙げられる。反応媒体を用いる場合、そ
の使用量は特に制限されないが、原料化合物100重量
部に対して通常10〜200重量部、好ましくは20〜
150重量部とするのが望ましい。
【0024】このようにして得られるヒドロキノンやカ
テコールなどの芳香族ヒドロキシ化合物は種々の有機合
成中間体または原料物質として有用であり、還元剤、ゴ
ム薬、染料、医薬、農薬、重合禁止剤、酸化抑制剤等の
分野に利用される。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、結晶性チ
タノシリケートを用いて、フェノール類を過酸化水素と
反応させることにより対応する芳香族ジヒドロキシ化合
物を製造するに際し、ポリアルキレングリコールモノエ
ーテル化合物の存在下で行うことにより、過酸化水素基
準のハイドロキノン類及びカテコール類等の芳香族ジヒ
ドロキシ化合物の総選択率を向上させることができる。
したがって、原料化合物を無用な廃棄物にすることを回
避でき原料化合部の有効利用が可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、具体例によってさらに本発
明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。 実施例1 冷却器、温度計、滴下ロート及びマグネチックスタラー
チップを備えた内容積100mlの3つ口フラスコに、
チタノシリケート(TS−1)触媒0.434g、フェ
ノール4.34g、ポリエチレングリコールモノ−4−
オクチルフェニルエーテル(PEG部の分子量=44
0)0.216g、及び水20gを仕込み、スターラー
で攪拌しながら水浴中で50℃に加熱した。ここに、3
0%過酸化水素水1.0mlを添加した。2時間後反応
を停止した。反応液を冷却後、触媒を濾別し、反応液の
一部を取り、残存過酸化水素をヨードメトリーで、ま
た、残存フェノールと生成物をガスクロマトグラフで定
量した。
【0027】その結果、フェノールの転化率は14.7
モル%、過酸化水素の転化率は74.7モル%であっ
た。ハイドロキノン及びカテコールのフェノール基準の
選択率はそれぞれ、54モル%、38モル%であった。
ハイドロキノン及びカテコールの過酸化水素基準の選択
率はそれぞれ48モル%、34モル%であり、ハイドロ
キノンとカテコールの総選択率はモル82%となった。
【0028】比較例1 実施例1において、ポリエチレングリコールモノ−4−
オクチルフェニルエーテルを使用しなかった以外は実施
例1と同様に反応を行った。その結果、フェノールの転
化率は13.6モル%、過酸化水素の転化率は72.0
モル%であった。ハイドロキノン及びカテコールのフェ
ノール基準の選択率はそれぞれ46モル%、33モル%
であった。ハイドロキノン及びカテコールの過酸化水素
基準の選択率はそれぞれ39モル%、28モル%であ
り、ハイドロキノンとカテコールの総選択率は67モル
%であった。
【0029】比較例2 ポリエチレングリコールモノ−4−オクチルフェニルエ
ーテルと水の混合物の代わりにジオキサンと水をそれぞ
れ4gと6g使用した以外は実施例1と同様に反応を行
った。その結果、フェノールの転化率は18.4モル
%、過酸化水素の転化率はほぼ100モル%であった。
ハイドロキノン及びカテコールのフェノール基準の選択
率はそれぞれ71モル%、10モル%であった。ハイド
ロキノン及びカテコールの過酸化水素基準の選択率はそ
れぞれ57モル%、8モル%であり、ハイドロキノンと
カテコールの総選択率は65モル%であった。
【0030】比較例3 ポリエチレングリコールモノ−4−オクチルフェニルエ
ーテルと水の混合物の代わりにエチレングリコールジメ
チルエーテルと水をそれぞれ7gと3g使用した以外は
実施例1と同様に反応を行った。その結果、フェノール
の転化率は16モル%、過酸化水素の転化率は99モル
%であった。ハイドロキノン及びカテコールのフェノー
ル基準の選択率はそれぞれ54モル%、38モル%であ
った。ハイドロキノン及びカテコールの過酸化水素基準
の選択率はそれぞれ39モル%、19モル%であり、ハ
イドロキノンとカテコールの総選択率は58モル%であ
った。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶性チタノシリケート及びポリアルキ
    レングリコールモノエーテル化合物の存在下、フェノー
    ル類を過酸化水素と反応させて芳香族ジヒドロキシ化合
    物を製造する芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】 ポリアルキレングリコールモノエーテル
    化合物が、ポリアルキレングリコールのモノアルキルア
    リールエーテルである請求項1記載の芳香族ジヒドロキ
    シ化合物の製造方法。
  3. 【請求項3】 ポリアルキレングリコールモノエーテル
    化合物が、ポリエチレングリコールモノ−4−オクチル
    フェニルエーテルである請求項1記載の芳香族ジヒドロ
    キシ化合物の製造方法。
  4. 【請求項4】 ポリアルキレングリコールモノエーテル
    化合物が、結晶性チタノシリケート100重量部に対し
    て10〜200重量部となるように添加される請求項1
    〜3のいずれかに記載の芳香族ジヒドロキシ化合物の製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015041137A1 (ja) 2013-09-20 2015-03-26 三井化学株式会社 芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法

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WO2015041137A1 (ja) 2013-09-20 2015-03-26 三井化学株式会社 芳香族ジヒドロキシ化合物の製造方法
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