JP2002179608A - フタルアルデヒドの製造方法 - Google Patents

フタルアルデヒドの製造方法

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nitric acid
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徹 中井
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/29Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation of hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/56Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds from heterocyclic compounds
    • C07C45/57Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds from heterocyclic compounds with oxygen as the only heteroatom
    • C07C45/58Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds from heterocyclic compounds with oxygen as the only heteroatom in three-membered rings

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入手しやすい原料からフタルアルデヒドを効
率よく製造できる方法を提供する。 【解決手段】 本発明のフタルアルデヒドの製造方法で
は、o−キシリレングリコール及びo−キシリレンオキ
シドから選択された少なくとも1種の化合物を硝酸と反
応させてフタルアルデヒドを生成させる。硝酸の使用量
は、o−キシリレングリコール及びo−キシリレンオキ
シドから選択された少なくとも1種の化合物1モルに対
して、0.2〜20モル程度である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフタルアルデヒド
(=o−フタルアルデヒド)の製造方法に関する。フタ
ルアルデヒドは農薬、医薬、化粧品の原料や中間体とし
て幅広く利用されている化合物であり、なかでも工業用
殺虫剤の原料として重要である。
【0002】
【従来の技術】フタルアルデヒドの製造方法としては、
例えば、対応するフタル酸ジクロリドを還元する方法、
o−キシレンの側鎖のメチル基を直接酸化する方法、
α,α,α′,α′−テトラクロロキシレンを加水分解
する方法などが知られている。しかしながら、これらの
方法は何れも種々の欠点を有しており、工業的に十分満
足できる方法とは言えない。
【0003】例えば、フタル酸ジクロリドを還元する方
法は原料が高価であるだけでなく、触媒として用いるパ
ラジウム化合物も高価であり、しかも収率が低いという
問題を有する。o−キシレンの側鎖のメチル基を直接酸
化する方法には液相法と気相法とが知られているが、何
れの方法も十分な収率が得られない。また、α,α,
α′,α′−テトラクロロキシレンを加水分解する方法
では、原料であるα,α,α′,α′−テトラクロロキ
シレンの調達が困難であるのみならず、加水分解の際に
副生物が生成しやすいという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、入手しやすい原料からフタルアルデヒドを効率よく
製造できる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
を達成するため鋭意検討した結果、原料としてハロゲン
体など扱いにくい化学物質や金属触媒を用いることな
く、入手容易なo−キシリレングリコール又はo−キシ
リレンオキシドを硝酸と反応させると、フタルアルデヒ
ドが高い収率で生成し、高純度のフタルアルデヒドを安
価に製造できることを見いだし、本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明は、o−キシリレングリ
コール及びo−キシリレンオキシドから選択された少な
くとも1種の化合物を硝酸と反応させてフタルアルデヒ
ドを生成させるフタルアルデヒドの製造方法を提供す
る。この方法において、硝酸の使用量は、o−キシリレ
ングリコール及びo−キシリレンオキシドから選択され
た少なくとも1種の化合物1モルに対して0.2〜20
モル程度である。
【0007】
【発明の実施の形態】[o−キシリレングリコール及び
o−キシリレンオキシド]本発明においては、o−キシ
リレングリコール及びo−キシリレンオキシドから選択
された少なくとも1種の化合物を反応成分(基質)とし
て用いる。o−キシリレングリコール、o−キシリレン
オキシドのベンゼン環には、他に1〜4個の置換基が結
合していてもよい。このような置換基として、例えば、
メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イ
ソブチル、t−ブチル基などのアルキル基(特にC1-4
アルキル基);フッ素、塩素、臭素原子などのハロゲン
原子;メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ基などのア
ルコキシ基(特にC1-4アルコキシ基);メトキシカル
ボニル、エトキシカルボニル基などのアルコキシカルボ
ニル基(特にC1-4アルコキシ−カルボニル基);アセ
チル基やベンゾイル基などのアシル基;アセトキシ基な
どのアシルオキシ基;ヒドロキシル基;カルボキシル
基;ニトロ基;無置換又はモノ若しくはジ置換アミノ
基;ニトロ基;シアノ基などが挙げられる。
【0008】o−キシリレングリコールとo−キシリレ
ンオキシドは単独で用いてもよく、混合して用いてもよ
い。両者を混合物として用いる場合、その混合比は特に
限定されない。
【0009】[硝酸]本発明では硝酸を酸化剤として用
いる。硝酸としては、特に限定されず、市販のものを使
用できる。硝酸は、水又は不活性な有機溶媒に希釈して
用いてもよい。硝酸の使用量は、基質1モルに対して、
例えば0.2〜20モル程度、好ましくは1〜10モル
程度である。
【0010】本発明の方法を実施する場合には必ずしも
触媒を必要としないが、反応時間の短縮等のため、触媒
を用いてもよい。該触媒としては、例えば、原子番号2
3〜29の金属元素(V、Cr、Mn、Fe、Co、N
i、Cu)を含む化合物などが挙げられる。前記金属化
合物としては、上記金属の硝酸塩、塩化物、硫酸塩、炭
酸塩などの塩;酸化物などが例示できる。好ましい触媒
には、バナジウム化合物などが含まれる。触媒の添加量
は触媒の種類や硝酸の濃度等により適宜定められるが、
通常は、基質1重量部に対して0.002〜0.1重量
部程度である。また、反応には、開始剤として、亜硝酸
ナトリウム、二酸化窒素、ラジカル開始剤として知られ
ている過酸化ベンゾイルやアゾビスイソブチロニトリル
などを用いてもよい。
【0011】[反応]反応は溶媒の存在下又は不存在下
で行われる。溶媒としては、例えば、水;酢酸などの有
機酸、塩酸、過塩素酸、硫酸などの無機酸等の酸;ジオ
キサンなどのエーテル類;これらの混合物などが挙げら
れる。媒質の酸度を増加すると反応速度が増す場合が多
い。好ましい溶媒には、水−酢酸混合液などの水と酸と
の混合液が含まれる。この場合、水と酸の比率により反
応速度を制御できる。水と酢酸の混合溶媒を用いる場
合、反応系内における水と酢酸の比率は、例えば、前者
/後者=0/100〜99/1程度である。
【0012】反応温度は、基質の種類などに応じて適宜
選択でき、例えば20〜200℃、好ましくは50〜1
50℃、さらに好ましくは65〜120℃程度である。
反応は常圧で行ってもよく、加圧下に行ってもよい。反
応時間は、反応温度等により異なるが、一般には0.1
〜12時間、好ましくは0.2〜8時間程度である。ま
た、反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式などの何れ
の方法で行ってもよい。
【0013】本発明の方法では、反応により、温和な条
件であっても、基質のベンゼン環のα位のメチレン炭素
原子が選択的に効率よく酸化されて対応するフタルアル
デヒドが生成する。反応終了後、反応生成物は、例え
ば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムク
ロマトグラフィーなどの分離手段、又はこれらを組み合
わせた分離手段により分離精製できる。
【0014】
【発明の効果】本発明の方法によれば、ハロゲン原子含
有化合物等の扱いにくい化合物や金属触媒を用いること
なく、入手しやすく且つ取り扱いやすい原料からフタル
アルデヒドを効率よく製造することができる。従って、
本発明は経済性においても作業性においても優れ、工業
的なフタルアルデヒドの製造法として好適である。
【0015】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。
【0016】実施例1 温度計、還流冷却管、攪拌機を備えた1000mlの三
ツ口フラスコにo−キシリレングリコール50g、60
重量%硝酸78.4g、水170.1g及び酢酸20
1.5gを仕込み、オイルバスにより70℃まで加熱
し、その状態で1時間攪拌し、冷却後、ガスクロマトグ
ラフィーにより反応液を分析した。その結果、原料のo
−キシリレングリコールは完全に消失し、フタルアルデ
ヒドが84%の収率で生成していた。得られた反応液を
トルエンで2回抽出し、有機層を蒸留に付したところ、
フタルアルデヒドが収率67%(o−キシリレングリコ
ール基準)で得られた。ガスクロマトグラフィーで分析
した結果、フタルアルデヒドの純度は98.8%であっ
た。なお、フタリドが収率12%で生成していた。
【0017】実施例2 反応温度を60℃とし、反応時間を2時間とした以外は
実施例1と同様の操作を行った。その結果、反応終了後
のフタルアルデヒドの収率は76%、抽出及び蒸留後の
フタルアルデヒドの収率は65%、純度は98.2%で
あった。なお、フタリドが収率16%で生成していた。
【0018】実施例3 反応温度を80℃とし、反応時間を0.5時間とした以
外は実施例1と同様の操作を行った。その結果、反応終
了後のフタルアルデヒドの収率は87%、抽出及び蒸留
後のフタルアルデヒドの収率は72%、純度は99.0
%であった。なお、フタリドが収率10%で生成してい
た。
【0019】実施例4 温度計、還流冷却管、攪拌機を備えた1000mlの三
ツ口フラスコにo−キシリレンオキシド50g、60重
量%硝酸87.5g、水163.8g及び酢酸198.
8gを仕込み、オイルバスにより70℃まで加熱し、そ
の状態で1時間攪拌し、冷却後、ガスクロマトグラフィ
ーにより反応液を分析した。その結果、原料のo−キシ
リレンオキシドは完全に消失し、フタルアルデヒドが8
6%の収率で生成していた。なお、副生成物としてフタ
リドが13%の収率で生成していた。得られた反応液を
トルエンで2回抽出し、有機層を蒸留に付したところ、
フタルアルデヒドが収率70%(o−キシリレングリコ
ール基準)で得られた。ガスクロマトグラフィーで分析
した結果、フタルアルデヒドの純度は99.0%であっ
た。
【0020】実施例5 反応温度を60℃とし、反応時間を2時間とした以外は
実施例4と同様の操作を行った。その結果、反応終了後
のフタルアルデヒドの収率は76%、抽出及び蒸留後の
フタルアルデヒドの収率は63%、純度は98.2%で
あった。なお、フタリドが収率15%で生成していた。
【0021】実施例6 反応温度を80℃とし、反応時間を0.5時間とした以
外は実施例4と同様の操作を行った。その結果、反応終
了後のフタルアルデヒドの収率は89%、抽出及び蒸留
後のフタルアルデヒドの収率は74%、純度は99.2
%であった。なお、フタリドが収率9%で生成してい
た。
【0022】実施例7 温度計、還流冷却管、攪拌機を備えた1000mlの三
ツ口フラスコにo−キシリレングリコール13.3g、
o−キシリレンオキシド36.7g、60重量%硝酸8
5.1g、水165.5g及び酢酸199.5gを仕込
み、オイルバスにより70℃まで加熱し、その状態で1
時間攪拌し、冷却後、ガスクロマトグラフィーにより反
応液を分析した。その結果、原料のo−キシリレングリ
コールは完全に消失し、フタルアルデヒドが84%の収
率で生成していた。得られた反応液をトルエンで2回抽
出し、有機層を蒸留に付したところ、フタルアルデヒド
が収率67%(o−キシリレングリコール基準)で得ら
れた。ガスクロマトグラフィーで分析した結果、フタル
アルデヒドの純度は98.8%であった。なお、フタリ
ドが収率11%で生成していた。
【0023】実施例8 温度計、還流冷却管、攪拌機を備えた1000mlの三
ツ口フラスコにo−キシリレングリコール50g、60
重量%硝酸39.2g、水197.6g及び酢酸21
3.2gを仕込み、オイルバスにより70℃まで加熱
し、その状態で2時間攪拌し、冷却後、ガスクロマトグ
ラフィーにより反応液を分析した。その結果、原料のo
−キシリレングリコールは完全に消失し、フタルアルデ
ヒドが60%の収率で生成していた。なお、副生成物と
してフタリド(収率6%)と原料のエステル体が生成し
ていた。得られた反応液をトルエンで2回抽出し、有機
層を蒸留に付したところ、フタルアルデヒドが収率45
%(o−キシリレングリコール基準)で得られた。ガス
クロマトグラフィーで分析した結果、フタルアルデヒド
の純度は95.0%であった。なお、フタリドが収率1
0%で生成していた。
【0024】実施例9 温度計、還流冷却管、攪拌機を備えた1000mlの三
ツ口フラスコにo−キシリレンオキシド50g、60重
量%硝酸43.8g、水203.1g及び酢酸220.
6gを仕込み、オイルバスにより70℃まで加熱し、そ
の状態で4時間攪拌し、冷却後、ガスクロマトグラフィ
ーにより反応液を分析した。その結果、原料のo−キシ
リレンオキシドは完全に消失し、フタルアルデヒドが5
0%の収率で生成していた。得られた反応液をトルエン
で2回抽出し、有機層を蒸留に付したところ、フタルア
ルデヒドが収率35%(o−キシリレンオキシド基準)
で得られた。ガスクロマトグラフィーで分析した結果、
フタルアルデヒドの純度は93.0%であった。なお、
フタリドが収率9%で生成していた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 o−キシリレングリコール及びo−キシ
    リレンオキシドから選択された少なくとも1種の化合物
    を硝酸と反応させてフタルアルデヒドを生成させるフタ
    ルアルデヒドの製造方法。
  2. 【請求項2】 o−キシリレングリコール及びo−キシ
    リレンオキシドから選択された少なくとも1種の化合物
    1モルに対して、硝酸を0.2〜20モル用いる請求項
    1記載のフタルアルデヒドの製造方法。
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