JP2003246755A - 4,4’−ジメチルビフェニルの製造方法 - Google Patents

4,4’−ジメチルビフェニルの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メチル化剤によるビフェニルの直接メチル化
により、4,4'−ジメチルビフェニル選択性よく、効率的
に製造する。 【解決手段】 ビフェニル又は4-メチルビフェニルを
原料とし、メチル化剤としてメタノール又はジメチルエ
ーテルを使用し、細孔径の長径が5.8〜6.8Åの範
囲である固体酸触媒の存在下、反応温度300〜500
℃、反応圧力5〜50MPaの範囲のメチル化剤が亜臨
界又は超臨界状態となる条件下で反応させて4,4'−ジメ
チルビフェニルを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明はポリエステルや液晶ポリ
マーなどの原料前駆体として有用な4,4'−ジメチルビフ
ェニルを製造する方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】4,4'−ジメチルビフェニルは、ポリエス
テルや液晶ポリマーなどの原料として有用な4,4'−ビフ
ェニルジカルボン酸の合成における中間体である。4,4'
−ジメチルビフェニルを製造するにあたって、塩化アル
ミニウム存在下で、ビフェニルをオレフィンやハロゲン
化アルキルと反応させる方法(特開昭49−22752
9号公報)が知られている。しかし、上記方法では、反
応転化率、4,4'−位に置換されたジメチルビフェニルの
比率が低く、より高い方法が望まれている。 【0003】一方、固体酸触媒を用いた研究も数多く報
告されている。例えば、固体超強酸またはへテロポリ酸
を含む固体酸触媒の存在下におけるポリメチルベンゼン
またはポリメチルナフタレンによるトランスアルキル化
反応(特開平5−294853号公報)、あるいはフッ
素処理したシリカアルミナまたはゼオライト存在下にお
けるポリメチルベンゼンまたはポリメチルナフタレンに
よるトランスアルキル化反応(特開平6−87768号
公報)、有機シラン化合物を含む溶液で処理を行ったゼ
オライトの存在下におけるアルキル化剤との反応(特開
平7−196543号公報)も知られている、しかしな
がら、これらの方法についても、4,4′−、4−置換
体の選択率は低く、充分満足できるものではない。ま
た、いずれもポリメチルベンゼン等によるトランスアル
キル化により製造する方法であり、より安価なメチル化
剤により、直接ビフェニルのメチル化を実施する方法が
望まれている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は4,4'−ジメチ
ルビフェニルの選択率が優れた4,4'−ジメチルビフェニ
ル製造方法を提供することである。 【0005】 【発明が課題を解決するための手段】本発明者らは、上
記方法を確立するため、鋭意研究を行なった結果、驚く
べきことに、反応圧力を変化させ、メチル化剤の亜臨界
又は超臨界状態となる条件下で反応させることにより、
4,4'−ジメチルビフェニルの選択率を飛躍的に向上でき
ることを見出し、本発明を完成した。 【0006】本発明は、ビフェニル及び4-メチルビフ
ェニルから選択される少なくとも1種のビフェニル類を
原料とし、細孔径の長径が5.8〜6.8Åの範囲であ
る固体酸触媒の存在下、メタノール及びジメチルエーテ
ルから選択される少なくとも1種のメチル化剤を反応さ
せて4,4'−ジメチルビフェニルを製造するにあたり、反
応温度が300〜500℃の範囲で、それに対応する反
応圧力が5MPa〜50MPaの範囲となり、メチル化
剤が亜臨界又は超臨界状態となる条件下で反応させるこ
とを特徴とする4,4'−ジメチルビフェニルの製造方法で
ある。 【0007】本発明で原料として使用するビフェニル類
は、ビフェニル、4-メチルビフェニル又は両者の混合
物である。これらは、新鮮な原料であっても、反応後の
生成物から分離される回収未反応ビフェニルや、4-メ
チルビフェニルであってもよい。なお、ビフェニル類に
は多少の不純物を含むことができるが、3-メチルビフ
ェニル等を多量に含むと4,4'−ジメチルビフェニルの選
択率が低下する。 【0008】本発明でメチル化剤として使用する化合物
は、メタノール、ジメチルエーテル又はこれらの混合物
であるが、メタノールが好ましい。このメチル化剤につ
いても、新鮮な原料の他、反応後の生成物から分離され
る回収未反応メチル化剤が使用できる。メチル化剤と原
料ビフェニル類の使用量は特に限定されるものではな
く、原料ビフェニル類1モルに対してメチル化剤0.8
モル以上、好ましくは1.0〜20モル添加することが
よい。 【0009】本発明で使用する固体酸触媒の種類として
は、シリカアルミナ、ゼオライト、複合金属酸化物、固
体リン酸、ヘテロポリ酸、イオン交換樹脂等の通常固体
酸触媒として知られている触媒であるが、細孔径の長径
が5.8〜6.8Åの範囲にある固体酸触媒である。こ
の径が5.8Åより小さくなると、反応転化率が低下
し、4,4'−ジメチルビフェニルの選択性も低下する。ま
た、6.8Åより大きくなると、4,4'−ジメチルビフェ
ニルの選択性が著しく低下する。なお、細孔径の長径と
は、細孔形状が楕円形状の場合、その長径をいうが、真
円の場合は、その直径をいう。 【0010】固体酸触媒としては、細孔が制御されたゼ
オラオイト触媒が好ましく、12環構造又は10環構造
のゼオラオイト触媒が挙げられる。このようなゼオライ
トを例示すれば、次のようなものがある。まず、12環
構造ゼオライトについて、構造:代表的なゼオライト:
その細孔径(Å)の順に示す。AFS:MAPSO-46:6.3、AF
Y:CoAPO-50:6.1、BPH:Beryllophosphate-H:6.2 x
6.7、CAN:Cancrinite:5.9、MTW:ZSM-12:5.5 x 5.
9、OSI:UiO-6:5.2 x 6.0、VET:VPI-8:5.9。次に、
10環構造ゼオライトについて、同様に示す。AEL:AlP
O4-11:3.9 x 6.3、NES:NU-87:4.7 x 6.0、STF:SSZ-
35:5.4 x 6.0、STI:Stilbite:4.9 x 6.1。 【0011】本発明で用いられる反応温度は280℃〜
500℃、好ましくは350〜450℃の範囲である。
この際の反応圧力は、5MPa〜50MPaの範囲、好
ましくは6MPa〜40MPaの範囲である。ここで、
メタノールの臨界温度は240℃、臨界圧力は8.0MP
a、ジメチルエーテルの臨界温度は127℃、臨界圧力
は5.3MPaであることが知られている。本発明でいう
亜臨界状態とは、メチル化剤の臨界温度以上であり、5
MPa〜50MPaの範囲の圧力を満足する条件をい
う。 【0012】本発明の製造方法は、連続的、半連続的、
回分的に実施することができる。また、本発明では無溶
剤で十分な効果を発現することができるが、必要に応じ
て溶剤を使用することができる。溶剤は、脂肪族系炭化
水素、芳香族系炭化水素いずれも使用することができ
る。しかし、反応速度の低下を抑制するためには、溶剤
を実質的に使用しないか、使用してもメチル化剤の1重
量倍以下、好ましくは1/2以下、より好ましくは0.
2重量倍以下とすることがよい。また、添加する場合、
その臨界温度が反応温度を下回るものであることが好ま
しい。なお、ポリメチルベンゼン類等はメチル化剤とし
ては計算されず、溶媒としては計算される。 【0013】 【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定され
るものではない。なお、実施例及び比較例で使用した固
体酸触媒は次のとおりである。シリカアルミナは、日揮
化学製N632Lを使用した。SAPO−11、モルデナイ
ト及びZSM-5は公知の方法により合成したものを使
用した。 【0014】実施例1 容量12mlのステンレス製反応管に、ビフェニル0.58g
とメタノール1.2g、並びに固体酸触媒0.11gを仕込
み、反応を行なった。固体酸触媒としては、シリカアル
ミノフォスフェートSAPO−11を使用した。SAP
O−11の細孔径の長径は6.3Åである。反応は、4
00℃に保った塩浴槽中で1時間行なった。反応混合物
の各成分組成をガスクロマトグラフィーにより分析し
た。結果を表1に示す。 【0015】実施例2 ビフェニル0.29gとメタノール0.6g、並びにSAPO
−11触媒0.006gを仕込み、350℃に保った塩浴槽
中で実施例1と同様に反応を行なった。 【0016】実施例3 ビフェニル0.87gとメタノール1.8g、並びにSAPO
−11触媒0.17gを仕込み、450℃に保った塩浴槽中
で実施例1と同様に反応を行なった。 【0017】比較例1 ビフェニル0.87gとメタノール1.8g、並びにSAPO
−11触媒0.17gを仕込み、400℃に保った塩浴槽中
で実施例1と同様に反応を行なった。 【0018】比較例2 ビフェニル0.065gとメタノール0.13g、並びにSAP
O−11触媒0.013gを仕込み、280℃に保った塩浴
槽中で実施例1と同様に反応を行なった。 【0019】比較例3〜5 ビフェニル1.3gとメタノール2.8g、並びに表1に示す
固体酸触媒0.26gを仕込み、400℃に保った塩浴槽中
で実施例1と同様に反応を行なった。触媒として、比較
例3はシリカアルミナ(日揮化学製N632L−細孔構造を有
しない)を、比較例4はモルデナイト(細孔径の長径7.
0Å)を、比較例5はMFI(ZSM−5、細孔径の長径
5.6Å)を用いた。実施例1〜3及び比較例1〜5の
反応条件、反応転化率及び反応生成物中の4−メチルビ
フェニル、4,4'−ジメチルビフェニルの収率を表1に示
す。 【0020】 【表1】 【0021】本発明は、高メタノール密度領域の反応で
あり、4,4'−ジメチルビフェニルの選択率を向上させる
最適な細孔径および最適な反応圧力が存在し、従来の手
法よりも良好な選択性を示すことがわかる。 【0022】 【発明の効果】本発明によれば、固体酸触媒を用いて4,
4'−ジメチルビフェニルを製造するにあたり、メチル化
剤によるビフェニルの直接メチル化を選択性よく、効率
的に製造することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ビフェニル及び4-メチルビフェニルか
    ら選択される少なくとも1種のビフェニル類を原料と
    し、細孔径の長径が5.8〜6.8Åの範囲である固体
    酸触媒の存在下、メタノール及びジメチルエーテルから
    選択される少なくとも1種のメチル化剤を反応させて4,
    4'−ジメチルビフェニルを製造するにあたり、反応温度
    が300〜500℃の範囲で、それに対応する反応圧力
    が5〜50MPaの範囲となり、メチル化剤が亜臨界又
    は超臨界状態となる条件下で反応させることを特徴とす
    る4,4'−ジメチルビフェニルの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150080546A1 (en) * 2013-01-28 2015-03-19 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Production and Use of 3,4' and 4,4'-Dimethylbiphenyl Isomers
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US9321898B2 (en) 2013-01-28 2016-04-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Alkyl aromatic hydroalkylation for the production of plasticizers
US9464166B2 (en) 2013-01-28 2016-10-11 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Production and use of 3,4' and 4,4'-dimethylbiphenyl isomers
US9815767B2 (en) 2013-01-28 2017-11-14 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Alkyl aromatic hydroalkylation for the production of plasticizers
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