JP2002338658A - エポキシ化合物の製造方法 - Google Patents
エポキシ化合物の製造方法Info
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Abstract
る化合物の炭素−炭素不飽和結合を選択的に水素化して
エポキシ化合物を製造する方法を提供する。 【解決手段】 貴金属を活性炭に担持した触媒を用い、
反応を90℃以上の温度で行うことを特徴とするエポキ
シ化合物の製造方法。
Description
製造法に関する。詳しくは、エポキシ基と炭素ー炭素不
飽和結合を有する化合物の不飽和結合を特定の触媒を用
いて選択的に水素化する方法に関する。本発明により得
られたエポキシ樹脂は、塗料、コーティング材料、バイ
ンダー樹脂等への用途が期待される。
とを反応させて得られるビスフェノールA型エポキシ樹
脂は、汎用型エポキシ樹脂としてコーティング材料、電
気絶縁材料、積層物、構造材料等に従来より広く使用さ
れている。しかしながら、ビスフェノール型エポキシ樹
脂は芳香環を有するために耐候性に難点があり、特に耐
候性が必要な用途には、シクロヘキセン系の脂環状オレ
フィンを過酢酸によりエポキシ化したものが耐候性エポ
キシ樹脂として市販されている。
に、ビスフェノール型エポキシ樹脂の芳香環を水素化し
て対応する脂環状エポキシ樹脂を製造する試みが従来か
らいろいろと提案されている。この場合、核水素化の際
に、エポキシ基の分解をできるだけ押さえることが必要
である。従来技術としては、例えば、米国特許第333
6241号明細書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触媒を用いる方法、特開平8−48
676号公報及び特開平8−53370号公報には均質
ルテニウム触媒を用いる方法、特開平10−20400
2号公報には活性炭にルテニウムとナトリウムを担持し
た触媒を用いる方法、本発明者の提案に係る特開平11
−217379号公報にはロジウムまたはルテニウムを
比表面積が5〜600m2/gの範囲にある炭素質担体
に担持した触媒を用いる方法及び特開2000−226
380号公報にはルテニウム担持触媒を用いてエーテル
溶媒中、脂肪酸エステルの存在下に反応を行う方法が開
示されている。
におけるルテニウムを用いる触媒はロジウムに比べてメ
タルあたりの活性が非常に低いため、十分な活性を得る
には触媒量を増やしたり、反応圧を上げる必要があっ
た。また、ロジウム担持触媒についてはルテニウム触媒
に比べて活性は高いものの、そのレベルは満足できるも
のでなかった。また、いずれの触媒でも反応温度を上げ
ると水素化活性は向上するものの、エポキシ基の分解が
増加し、生成物の品質が低下するという問題が生じるの
で、文献中には反応温度については150℃以下という
記載はあるものの実施例ではいずれも80℃以下の温度
が採用されており、90℃以上で行った例は見当らな
い。また、反応温度が90℃以上になると担体として活
性炭を用いた場合には、エポキシ基の重合物が多量に生
成し、濾過による触媒分離が困難となるという問題点が
あった。
素不飽和結合を選択的に水素化する反応において、90
℃以上の反応温度でもエポキシ基の分解が少なく、かつ
触媒の濾過分離が容易な水素化触媒を提供することを目
的とする。
を解決するため鋭意検討した結果、公知の貴金属、とり
わけロジウムを活性炭に担持した触媒は90℃以下で触
媒リサイクル反応を行うとグラファイトに担持した触媒
に比べ活性低下が大きいが、90℃以上で反応するとグ
ラファイトに担持した触媒と同等の高活性及び選択性を
示し、かつグラファイトに担持した触媒に比べて非常に
良好な触媒濾過性を示すことを見出し、本発明を完成す
るに至った。
不飽和結合及び少なくとも1個のエポキシ基を有する化
合物の炭素−炭素不飽和結合を選択的に水素化してエポ
キシ化合物を製造する方法において、反応温度が90℃
以上であり、貴金属を活性炭に担持した触媒を用いるこ
とを特徴とするエポキシ化合物の製造方法を要旨とする
ものである。
本発明に用いられる出発原料は、少なくとも一個の炭素
−炭素不飽和結合及び少なくとも一個のエポキシ基を有
する化合物である。これは、モノマー、オリゴマー又は
ポリマーのいずれでもよい。具体的には、エポキシ基を
有する芳香環化合物、不飽和脂肪族化合物、不飽和環状
脂肪族化合物、不飽和復素環化合物等が挙げられる。中
でも、炭素−炭素不飽和結合が芳香環を形成している化
合物であるのが好ましい。
ば、スチレンオキサイド、フェニルグリシジルエーテ
ル、ハイドロキノンのジグリシジルエーテル、レゾルシ
ンのジグリシジルエーテル、一般式(I)で表されるビ
スフェノールA又はビスフェノールFとエピクロルヒド
リンとを原料とするエポキシ樹脂、一般式(II)で表さ
れるフェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラッ
ク樹脂のポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
し、nは0ないし40である) この中、式(I)で示されるビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、及び式(II)で表されるオルソクレゾールノボ
ラックのポリグリシジルエーテルが好ましく、この中、
ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(式(I)の
n=1)及びそのオリゴマーが特に好ましい。
ーテルは例えばエピコート827、828として、又そ
のオリゴマーはエピコート834として、また、式(I
I)のものはエピコート152、154、180S65
としてジャパンエポキシレジン株式会社より市販されて
いる。本発明に用いられる水素化触媒は、貴金属、とり
わけロジウムを活性炭に担持した触媒であり、貴金属化
合物、とりわけロジウム化合物を活性炭に担持させ、ア
ルカリ性水溶液で処理し、次いで還元して得られる。
しては加熱分解可能なものであれば特に制限はなく、塩
化ロジウム、硝酸ロジウム、硫酸ロジウム等の無機塩、
ロジウムアセチルアセトナート等の有機金属化合物、テ
トラロジウムドデカカルボニル等の配位化合物が挙げら
れるが、対アニオンのヘテロ元素が残存すると活性が低
下したり、また、有機ロジウム化合物は高価であること
から塩化ロジウムを用いることが好ましい。
限はないが、通常の場合、浸漬法が用いられる。例えば
上記触媒成分の金属化合物を溶解可能な溶媒、例えば、
水に溶解して溶液とし、この溶液中に活性炭を浸漬して
含浸担持させる。その後減圧下溶媒を留去し、必要に応
じて還元処理を行う。還元処理としては気相還元法、あ
るいは液相還元法のいずれの方法でも行うことができる
が、液相還元法で調製した方が低温で処理するためメタ
ルを高分散に担持でき、より好ましい。
合、100〜600℃、好ましくは150〜500℃、
より好ましくは200〜400℃の温度で行われる。こ
こで用いられる還元剤としては、水素以外に一酸化炭素
が挙げられる。また、窒素、アルゴン等の不活性ガスで
希釈した状態で用いてもよい。また、液相で還元する場
合は、まず、貴金属化合物を担持した後、アルカリ性水
溶液で処理して該貴金属化合物を水酸化物として不溶
化、固定化しておき、これを還元処理するのが好まし
い。不溶、固定化に用いるアルカリ性水溶液のアルカリ
の種類としてはアンモニア水や、水酸化ナトリウム、炭
酸ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化
物の水溶液が好ましく使用できるが、不溶、固定化後の
水洗の容易さや、アルカリ金属カチオンの残存等の影響
を考慮するとアンモニア水を用いるのが最も好ましい。
〜100当量が好ましく、更には6〜50当量がより好
ましい。アルカリ性水溶液による処理温度は20℃から
90℃が好ましく、特にアンモニア水を用いる場合に
は、50℃より高温であるとアンモニアの脱離が著しく
なるので20〜50℃がより好ましい。アルカリ性水溶
液で不溶、固定化した触媒はイオン交換水等で充分洗浄
する。特にアルカリ金属水酸化物の水溶液を用いる場
合、Na+、K+等のアルカリ金属カチオンが残存すると
水素化活性が低下するので充分洗浄することが必要であ
る。
あるいはメタノール等を用いて液相で還元することが好
ましい。還元剤の使用量は貴金属に対して3〜100モ
ル当量、好ましくは6〜50モル当量である。還元温度
は20〜120℃、好ましくは50〜100℃である。
液相で還元した触媒は濾過し、イオン交換水等で充分洗
浄した後、乾燥して水素化反応に用いることができる。
浄して充分過剰の塩素を取り除くことができるのでより
好ましい。水素化反応に使用する触媒量は、反応原料1
00重量部に対して0.05〜100重量部、好ましく
は0.1〜50重量部であるが、反応温度、又は反応圧
力等の諸条件に応じ、実用的な反応速度が得られる範囲
内において任意に選択できる。
〜150℃、好ましくは100〜120℃である。活性
炭に担持した触媒が高温でグラファイトに担持した触媒
に比べて活性が高く、重合物が付着しても濾過性が良い
理由としては、活性炭は比表面積が大きく、吸着点が多
いためにメタルへの有機物の付着が抑制され、劣化が低
減されるためと考えられる。また、反応圧力は通常1〜
30MPa、好ましくは3〜10MPaである。
床反応のいずれも採用することができる。また、反応溶
媒としては出発原料の溶解性からTHF、ジオキサンの
ようなエーテル類や酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオ
ン酸メチルのようなエステル類が好ましく用いられる。
後、触媒を濾別し、その後蒸留により揮発成分を除去
し、目的生成物を得ることが出来る。
るが、本発明は、その要旨を超えない限り、これら実施
例に限定されるものでない。 実施例1 40.0重量%Rhメタル含有塩化ロジウム水和物62
5mgを水6gに溶解させた中に市販の粉末活性炭4.
75gを加え含浸担持した。その後エバポレーターで溶
媒を除去した。これを28重量%アンモニア水0.78
gを水 6mlに溶かした水溶液に加え、室温で固定化
処理を行った。濾別後イオン交換水で洗浄した。この固
定化した触媒をギ酸2gと水20mlの混合液に加え、
加熱還流して5時間還元処理を行った。濾別後、得られ
た触媒をイオン交換水で洗浄した後、50℃で乾燥し、
5重量%ロジウム/活性炭触媒を得た。
量の誘導撹拌式オートクレーブにテトラヒドロフラン2
0g、2,2−ジ−(p−グリシドキシ−フェニル)―
プロパン80g(ジャパンエポキシレジン社製 エピコ
ート828 エポキシ当量186)を加え、水素を2M
Pa圧入した後、110℃まで昇温した。110℃で水
素を8MPaに昇圧し、115℃に昇温して5.5時間
反応した。反応後触媒を濾別し、減圧下揮発分を留去し
た。
素化率を、過塩素酸滴定法(JIS K7236)によりエポキシ
当量を求めた。ここでエポキシ当量とはエポキシ基1モ
ルを含むエポキシ樹脂のグラム数を表す。反応液の濾過
条件は濾過温度20℃、濾紙No.5B、濾過面積12.5c
m2, 真空度20mmHgであり、濾過時間をもって濾
過性能を評価した。結果を表1に示す。 比較例1 グラファイト(TIMCAL社製 TIMREX HSAG100, 表面積130
m2/g)を用いた以外実施例1と同様の方法で触媒を調製
した。これを用いて反応時間を6時間にした以外実施例
1と同様の方法で反応を行った。結果を表1に示す。
及びエポキシ基を有する化合物を、活性炭に担持した貴
金属触媒を用いて90℃以上で水素化反応を行えば、エ
ポキシ基の分解が少なく、炭素−炭素不飽和結合を選択
的に水素化でき、しかも容易に触媒を濾過することがで
き、有利にエポキシ化合物を製造することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 少なくとも1個の炭素−炭素不飽和結合
及び少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物の炭素
−炭素不飽和結合を選択的に水素化してエポキシ化合物
を製造する方法において、反応温度が90℃以上であ
り、貴金属を活性炭に担持した触媒を用いることを特徴
とするエポキシ化合物の製造方法。 - 【請求項2】 貴金属がロジウムである請求項1に記載
のエポキシ化合物の製造方法。 - 【請求項3】 貴金属化合物を活性炭に担持した後、ア
ルカリ性水溶液で処理し、次いで液相で還元して得られ
る触媒を用いる請求項1又は2に記載のエポキシ化合物
の製造方法。 - 【請求項4】 少なくとも1個の炭素−炭素不飽和結合
が芳香環を形成しているものである請求項1〜3のいず
れかに記載のエポキシ化合物の製造方法。 - 【請求項5】 反応溶媒としてエーテル類又はエステル
類を用いる請求項1〜5のいずれかに記載のエポキシ化
合物の製造方法。 - 【請求項6】 水素化反応を反応温度90〜150℃、
かつ水素圧1〜30MPaで行う請求項1〜5のいずれ
かに記載のエポキシ化合物の製造方法。 - 【請求項7】 化合物がエピクロロヒドリンと多価フェ
ノールとを反応させて得られた化合物である請求項1〜
6のいずれかに記載のエポキシ化合物の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JPH0539409A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-19 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | エポキシ樹脂組成物 |
JP2002037856A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-06 | Dainippon Ink & Chem Inc | エポキシ樹脂組成物 |
JP2002249488A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-09-06 | Mitsubishi Chemicals Corp | エポキシ化合物の製造方法 |
-
2001
- 2001-05-14 JP JP2001142979A patent/JP3793424B2/ja not_active Expired - Lifetime
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