JP2004123666A - Method for producing benzene derivative, aromatic polymer using the same derivative as raw material, and method for producing the same polymer - Google Patents

Method for producing benzene derivative, aromatic polymer using the same derivative as raw material, and method for producing the same polymer Download PDF

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Tomoko Oda
小田 智子
Yoshio Hara
原 祥夫
Yasushi Kageyama
影山 裕史
Toku Tsutsugi
筒木 ▲徳▼
Takashi Inao
稲生 隆嗣
Seiji Yamashita
山下 征士
Katsunobu Mitsune
三根 勝信
Yasumitsu Isobe
礒部 泰充
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a benzene derivative derived from biomass, and to obtain an aromatic polymer using the benzene derivative as a raw material, and to provide a method for producing the aromatic polymer in which all raw materials used are derived from biomass. <P>SOLUTION: Benzene is produced by a catalytic reaction from methane produced from biomass by microbial fermentation, and the benzene derivative containing one or more kinds of ≥2 functional groups selected from amino groups, hydroxy groups and carboxyl groups or the benzene derivative containing ≥2 isocyanate groups is produced from the benzene. The aromatic polymer is produced by using the benzene derivative as a raw material. The aromatic polymer is particularly preferably produced by reacting the benzene derivative with one or more kinds of compounds selected from the group consisting of polyhydroxy compounds, hydroxycarboxylic acid compounds, dicarboxylic acid compounds and amino acids derived from biomass. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオマスを原料とするベンゼン誘導体の製造法、及びこのベンゼン誘導体を原料として製造される芳香族ポリマー及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プラスチック等のポリマー(高分子)は、そのほとんどが石油等を原料として製造されている。製造され、消費されたポリマーは、最終的には焼却され、二酸化炭素等を発生し、地球温暖化の原因ともなる。また、将来予想される石油資源の枯渇に備え、石油等の資源に依存しないポリマー原料を開発する必要がある。
【0003】
石油資源を原料とせず、植物由来の原料から製造されるプラスチックとして、例えば、ポリ乳酸が知られているが、ポリ乳酸は脂肪族の主鎖からできているため耐熱性が低く、自動車の内装用材料及びエンジン周りの材料のように、耐熱性が高いことが求められる場所には用いることができない。
【0004】
プラスチックとしての耐熱性を高めるためには、ポリマー構造として、ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香環を導入する方法がある。動植物由来の芳香族化合物でポリマーの製造原料となりうる化合物としては、例えばマンデル酸があるが、産生する量は極めてわずかであり、実際にプラスチック原料として用いることができるほど豊富に得られるものではない。
【0005】
これまでに、芳香環を分子内に有するポリマー(以下、「芳香族ポリマー」という。)で、動植物由来の材料を原料とするものとしては、例えば、ポリプロピレンテレフタレート(PTT)が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。しかしながら、PTTにおいては、1,3−プロパンジオールの製造についてはグルコースを原料とする生物学的プロセスが開発されているが、テレフタル酸は従来同様、石油を原料とするものである。そのほかの芳香族ポリマーについても、ポリマー中に含まれる芳香環部分が、動植物由来又は微生物発酵によって製造される原料から製造されている例は、きわめて少ない。
【0006】
ところで、バイオマスを原料とし、微生物発酵によってメタンを製造する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。さらにメタンを原料とし、ベンゼンを生産する方法が公知となっている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、これらの方法を使用し、芳香族ポリマーを構成する芳香環部分の原料となるベンゼン誘導体を生産した例は知られていない。さらに、芳香環部分もふくめて、芳香族ポリマーを構成する全ての材料が動植物由来又は微生物発酵によって製造される原料、すなわちバイオマスに由来する原料を用いる芳香族ポリマーもこれまでには知られていなかった。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−154887号公報
【特許文献2】
特開平11−47606号公報(第4頁)
【非特許文献1】
J.A.Millerら、「Biotechnology and Polymer Chemistry:A Growing Relationship」、Macromol.Symp. 174. 7〜12頁(2001)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、微生物発酵によって製造されたメタンからベンゼン誘導体を製造する方法、このベンゼン誘導体を原料として製造される芳香族ポリマー、及び芳香族ポリマーを構成する成分全てが、バイオマスに由来する原料を用いる芳香族ポリマーの製造法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のベンゼン誘導体の製造法は、バイオマスから微生物発酵によりメタンを製造し、触媒反応により、このメタンからベンゼンを製造し、さらにこのベンゼンから、アミノ基、水酸基、及びカルボキシル基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を2以上又はイソシアネート基を2以上含むベンゼン誘導体を製造することを特徴とするものである。
【0010】
さらに、本発明の芳香族ポリマーは、上記ベンゼン誘導体を原料の一部又は全部に用いて製造されることを特徴とするものである。
【0011】
さらに、本発明のベンゼン環を含む芳香族ポリマーの製造法は、以下のプロセス:
バイオマスから微生物発酵によりメタンを製造し;
触媒反応により、前記メタンからベンゼンを含む芳香族化合物を製造し;
前記芳香族化合物から、アミノ基、水酸基、及びカルボキシル基から選ばれる1種以上の官能基を2以上又はイソシアネート基を2以上含むベンゼン誘導体を製造し;
前記ベンゼン誘導体の1種以上と、微生物発酵により及び/又は動植物から得られた、ポリヒドロキシ化合物、ヒドロキシカルボン酸化合物、ポリカルボン酸化合物、及びアミノ酸からなる群から選ばれる1種以上の化合物とを反応させるか、又は前記1種以上のベンゼン誘導体どうしを反応させる
ことを含むことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本明細書中、ポリマーとは多数のモノマーが共有結合で結合されているものをいい、分子量が大きな高分子の他に、分子量が比較的小さなオリゴマーも含む。
【0013】
本発明のベンゼン環を含む芳香族ポリマー(以下、「ベンゼン系芳香族ポリマー」という。)の製造は、以下のように行う。最初にバイオマスから微生物発酵によりメタンを製造し、製造したメタンを原料として、さらに触媒反応によりベンゼンを製造する。得られたベンゼンを原料として化学合成によって、アミノ基、水酸基、及びカルボキシル基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を2以上含むベンゼン誘導体、又はイソシアネート基を2以上含むベンゼン誘導体を製造する。この1種以上のベンゼン誘導体を、ポリヒドロキシ化合物、ポリアミン、ヒドロキシカルボン酸化合物、ポリカルボン酸化合物、及びアミノ酸からなる群から選ばれる1種以上の化合物とを反応させる。あるいは、上記ベンゼン誘導体どうしが縮合反応等によってポリマーを形成できる化合物であれば、上記ベンゼン誘導体どうしを反応させることもできる。上記ポリヒドロキシ化合物、ヒドロキシカルボン酸化合物、ポリカルボン酸化合物、及びアミノ酸からなる群から選ばれる1種以上の化合物は、微生物発酵により及び/又は動植物から得られた、バイオマス由来の化合物であることが特に好ましい。
【0014】
バイオマスの微生物発酵によるメタンの製造は、公知の方法を使用でき、例えば、上述した特許文献1に記載された方法が例示できるが、これに限定されない。上記微生物発酵を適当な反応糟で行うことによってメタンガスを回収することができる。
【0015】
微生物発酵によって得られたメタンを原料として、次にベンゼンを製造する。メタンからのベンゼンの製造は、上述した特許文献2に記載された方法が例示できる。本方法は、例えば、ゼオライトHZSM−5にモリブデン及び鉄を担持した触媒を使用し、メタンを転化率約9〜10%、選択率約70%で、芳香族化合物を合成でき、そのうち約63%がベンゼンである。生成したベンゼンは、蒸留によって精製することができる。
【0016】
本発明の芳香族ポリマーの原料となるベンゼン系化合物は、アミノ基、水酸基、及びカルボキシル基から選ばれる1種以上の官能基を2以上含むベンゼン誘導体、又はイソシアネート基を2以上含むベンゼン誘導体であることが好ましい。また、これらのアミノ基、水酸基、カルボキシル基、及びイソシアネート基は、直接ベンゼン環に置換せず、アルキル基を介してベンゼン環と結合していてもよい。具体的なベンゼン系化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸を含むフタル酸類、トリメリット酸、ピロメリット酸、フェニレンジアミン類(オルソフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、及びパラフェニレンジアミンを含む。)、ヒドロキノン類(オルソヒドロキノン、メタヒドロキノン、及びパラヒドロキノンを含む。)、ヒドロキシベンゼンカルボン酸、アミノベンゼンカルボン酸、フェニレンジイソシアネート類(オルソフェニレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、及びパラフェニレンジイソシアネートを含む。)、ジヒドロキシベンゼン(o−,m−,及びp−異性体を含む。)、キシリレンジアミン(o−,m−,及びp−異性体を含む。)、キシリレンジイソシアネートが好ましく(o−,m−,及びp−異性体を含む。)、フタル酸類、フェニレンジアミン類、ヒドロキノン類、及びフェニレンジイソシアネート類が特に好ましい。
【0017】
上記ベンゼン誘導体は、有機合成における公知の方法によって、ベンゼンから製造することができる。例えば、ベンゼンからテレフタル酸を製造する方法としては、ベンゼンに塩化アルミニウム存在下、メチルクロライドを反応させて、メチル化してトルエンとし、得られたトルエンに塩化アルミニウム存在下、パラホルムアルデヒド及び塩酸を反応させてクロロメチル化してp−クロロメチルトルエンを合成し、これを酸化する方法や、前記トルエンと一酸化炭素をHF−BF触媒存在下に反応させてp−トリルアルデヒドとし、これを酸化する方法などが知られているがこれらに限定されない。
【0018】
ベンゼンからフェニレンジアミンを製造する方法は、例えば、ベンゼンを硝酸−硫酸でジニトロ化し、ニッケルを用いて接触還元する方法、又はベンゼンをモノニトロ化し、Fe−HClで還元してアニリンを製造し、これにさらにニトロ化してから再度還元する方法などが知られているがこれらに限定されない。
【0019】
ベンゼンからヒドロキノンを製造する方法は、例えば、上記アニリンを硫酸存在下に二酸化マンガン又は重クロム酸ナトリウムによって酸化してパラベンゾキノンとしてから、還元する方法などが知られているが、これらに限定されない。
【0020】
フェニレンジイソシアネートは、上記フェニレンジアミンをホスゲンと反応させることによって製造できることが知られており、公知の方法及び反応条件を使用することができる。
【0021】
上述の方法によって、製造されるフタル酸、フェニレンジアミン、ヒドロキノン、及びフェニレンジイソシアネート等のベンゼン誘導体は、ポリヒドロキシ化合物、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリプロピレングリコール、及びポリエチレングリコール;ポリアミン、例えば、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、及び1,6−ヘキサメチレンジアミン;ポリカルボン酸、例えば、コハク酸、アジピン酸、及びアゼライン酸からなる群から選ばれる多官能化合物と縮合反応、又は付加反応することによって芳香族ポリマーを製造することができ、かかる縮合反応又は付加方法は公知である。上記ポリヒドロキシ化合物、上記ポリアミン、及び上記ポリカルボン酸は、それぞれ1種以上の化合物を混合して用いることもできる。なお、上記ポリヒドロキシ化合物、ポリアミン、及びポリカルボン酸の具体例は例示でありこれらに限定されるものではない。
【0022】
例えば、ポリヒドロキシ化合物のうち、ジオールとテレフタル酸を脱水縮合することによって、芳香族ポリエステルが製造できる。ジオールとしてエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、及び1,4−ブタンジオールを用いることによって、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、及びポリブチレンテレフタレートを製造できる。これらの芳香族ポリエステルは、あらかじめフタル酸をメチルエステル等のエステル誘導体とし、このエステル誘導体とポリヒドロキシ化合物とのエステル交換反応によって製造することができる。また、フタル酸をあらかじめ酸クロライドに変換し、これとポリヒドロキシ化合物との反応によっても芳香族ポリエステルを製造することができる。
【0023】
また、本発明の方法で製造されるヒドロキノンと、ポリカルボン酸、例えば、コハク酸、アジピン酸、及びアゼライン酸とを脱水縮合反応させることで芳香族ポリエステルが製造できる。この場合も、ポリカルボン酸をあらかじめメチルエステル等のエステル誘導体、又は酸クロライドに変換し、ヒドロキノンと反応させることもできる。
【0024】
芳香族ポリエステルは、また、ベンゼンから誘導されるサリチル酸、又はパラヒドロキシ安息香酸等のヒドロキシ基及びカルボキシル基を有するベンゼン誘導体と、乳酸等のヒドロキシ基及びカルボキシル基を有する誘導体とを縮合することによっても製造することができる。
【0025】
本発明の方法で製造されるフェニレンジアミンと、ポリカルボン酸、例えば、コハク酸、アジピン酸、及び/又はアゼライン酸を反応させることによって芳香族ポリアミドが製造できる。また、本発明の方法で製造されるフタル酸、及びポリアミン、例えば、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、及び/又は1,6−ヘキサメチレンジアミンを反応させることによっても芳香族ポリアミドが製造できる。さらに、これらのフェニレンジアミン及びフタル酸を反応させて全芳香族ポリアミドを製造することもできる。これらポリアミドの製造法は、公知の方法を使用することができ、例えば、カルボキシル基とアミノ基との直接脱水縮合反応、又はカルボキシル基をあらかじめメチルエステル等のエステル基又は酸クロライドに変換し、このエステル基又は酸クロライドとアミノ基との反応によって、全芳香族ポリアミドを製造することもできる。
【0026】
本発明の方法で製造されるフェニレンジイソシアネートを、ポリヒドロキシ化合物、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリプロピレングリコール、及びポリエチレングリコールから選ばれる1種以上の化合物と付加反応させることによって、ポリウレタン樹脂が製造できる。ポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物との付加反応によるウレタン樹脂の製造は公知であり、ウレタン樹脂製造のための触媒を含む公知の原料、公知の方法及び条件等を使用することができる。
【0027】
本発明の方法で製造されるフェニレンジイソシアネートをポリアミン、例えば、エチレンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、及び1,6−ヘキサメチレンジアミンと反応させることによってポリウレア樹脂が製造できる。ポリイソシアネートとポリアミンとの付加反応によるウレア樹脂の製造は公知であり、公知の方法及び条件を用いることができる。
【0028】
また、本発明の方法で製造されるフェニレンジイソシアネートをポリヒドロキシ化合物及びポリアミンと反応させることによって、ポリウレタンウレア樹脂を製造することもできる。ポリイソシアネートと、ポリヒドロキシ化合物及びポリアミンとを反応させてポリウレタンウレア樹脂を製造する方法は公知であり、公知の原料、方法及び条件を用いることができる。
【0029】
本発明の方法で製造されるベンゼン誘導体と反応させて芳香族ポリマーを製造するために用いる、上記ポリヒドロキシ化合物、ヒドロキシカルボン酸化合物、ジカルボン酸化合物、及びアミノ酸からなる群から選ばれる1種以上の化合物(以下、「ポリヒドロキシ化合物等」という。)は、微生物発酵により及び/又は動植物から得られた、バイオマス由来の化合物であることが特に好ましい。これらの材料を用いることにより、本発明のベンゼン誘導体と併せて、芳香族ポリマーを構成する全ての原料をバイオマス由来の化合物で構成することができる。
【0030】
バイオマス由来のポリヒドロキシ化合物等としては、1,3−プロパンジオール、コハク酸、乳酸、各種アミノ酸等が例示できるが、これらに限定されない。
【0031】
本発明の方法によって製造される芳香族ポリマーは、バイオマス由来の原料を用いて製造されるポリマーとしては、従来公知のポリ乳酸等よりも耐熱性が高く、また機械強度も強いポリマーが得られ、自動車内装用材料、又はエンジン周りの材料等に用いることができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の製造法によれば、これまで困難であったバイオマス由来のベンゼン誘導体を製造することができる。このベンゼン誘導体を原料として製造される芳香族ポリマー、特に芳香族ポリマーを構成する成分全てがバイオマスに由来する原料を用いて製造された芳香族ポリマーは、石油原料への依存性をきわめて小さくすることができる。本発明の芳香族ポリマーは、ポリ乳酸等の従来公知のバイオマスに由来する原料を用いて製造されたポリマーよりも耐熱性が良好であり、自動車用内装材料、又はエンジン周り等に用いることができる。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a benzene derivative using biomass as a raw material, an aromatic polymer produced using this benzene derivative as a raw material, and a method for producing the aromatic polymer.
[0002]
[Prior art]
Most of polymers (polymers) such as plastics are manufactured using petroleum or the like as a raw material. The produced and consumed polymer is eventually incinerated, generating carbon dioxide and the like, and causing global warming. In addition, it is necessary to develop a polymer raw material that does not depend on petroleum and other resources in preparation for the future depletion of petroleum resources.
[0003]
For example, polylactic acid is known as a plastic manufactured from plant-derived raw materials without using petroleum resources as raw materials. However, polylactic acid is made of an aliphatic main chain and has low heat resistance, so it is used in automobile interiors. It cannot be used in places where high heat resistance is required, such as materials for use and materials around engines.
[0004]
In order to increase the heat resistance of plastic, there is a method of introducing an aromatic ring such as a benzene ring or a naphthalene ring as a polymer structure. As a compound that can be used as a raw material for producing a polymer with an aromatic compound derived from animals and plants, for example, mandelic acid is produced, but the amount produced is extremely small, and it is not obtained in abundance enough to be actually used as a plastic raw material. .
[0005]
Heretofore, as a polymer having an aromatic ring in a molecule (hereinafter, referred to as an “aromatic polymer”) and made of a material derived from animals and plants, for example, polypropylene terephthalate (PTT) is known ( For example, see Non-Patent Document 1.) However, in PTT, a biological process using glucose as a raw material has been developed for the production of 1,3-propanediol, while terephthalic acid is a petroleum raw material as in the past. Regarding other aromatic polymers, there are very few examples in which the aromatic ring portion contained in the polymer is produced from raw materials derived from animals and plants or produced by microbial fermentation.
[0006]
By the way, there is known a method of producing methane from biomass as a raw material by microbial fermentation (for example, see Patent Document 1). Further, a method for producing benzene using methane as a raw material is known (for example, see Patent Document 2). However, there is no known example of using these methods to produce a benzene derivative as a raw material of an aromatic ring portion constituting an aromatic polymer. Furthermore, an aromatic polymer using a raw material in which all materials constituting the aromatic polymer are derived from animals and plants or produced by microbial fermentation, including an aromatic ring portion, that is, a raw material derived from biomass has not been known so far. Was.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-154887 [Patent Document 2]
JP-A-11-47606 (page 4)
[Non-patent document 1]
J. A. Miller et al., "Biotechnology and Polymer Chemistry: A Growing Relationship," Macromol. Symp. 174. 7-12 pages (2001)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention provides a method for producing a benzene derivative from methane produced by microbial fermentation, an aromatic polymer produced using the benzene derivative as a raw material, and a raw material in which all components constituting the aromatic polymer are derived from biomass. The present invention provides a method for producing an aromatic polymer.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a benzene derivative of the present invention comprises producing methane from biomass by microbial fermentation, producing benzene from the methane by a catalytic reaction, and further selecting from the benzene an amino group, a hydroxyl group, and a carboxyl group. A benzene derivative containing two or more functional groups or two or more isocyanate groups.
[0010]
Further, the aromatic polymer of the present invention is produced by using the above-mentioned benzene derivative for a part or all of the raw material.
[0011]
Further, the method for producing an aromatic polymer containing a benzene ring of the present invention comprises the following process:
Producing methane from biomass by microbial fermentation;
Producing an aromatic compound containing benzene from the methane by a catalytic reaction;
Producing a benzene derivative containing two or more functional groups selected from an amino group, a hydroxyl group, and a carboxyl group or two or more isocyanate groups from the aromatic compound;
One or more of the benzene derivatives and one or more compounds selected from the group consisting of polyhydroxy compounds, hydroxycarboxylic acid compounds, polycarboxylic acid compounds, and amino acids obtained by microbial fermentation and / or from animals and plants. Reacting or reacting the one or more benzene derivatives with each other.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present specification, a polymer refers to a polymer in which a number of monomers are bonded by a covalent bond, and includes not only a polymer having a large molecular weight but also an oligomer having a relatively small molecular weight.
[0013]
The production of the aromatic polymer having a benzene ring of the present invention (hereinafter, referred to as “benzene-based aromatic polymer”) is performed as follows. First, methane is produced from biomass by microbial fermentation, and benzene is produced by a catalytic reaction using the produced methane as a raw material. Using the obtained benzene as a raw material, a benzene derivative containing at least two functional groups selected from the group consisting of an amino group, a hydroxyl group, and a carboxyl group, or a benzene derivative containing two or more isocyanate groups is produced by chemical synthesis. . The one or more benzene derivatives are reacted with one or more compounds selected from the group consisting of polyhydroxy compounds, polyamines, hydroxycarboxylic acid compounds, polycarboxylic acid compounds, and amino acids. Alternatively, if the benzene derivatives can form a polymer by a condensation reaction or the like, the benzene derivatives can be reacted with each other. One or more compounds selected from the group consisting of the polyhydroxy compounds, hydroxycarboxylic acid compounds, polycarboxylic acid compounds, and amino acids may be biomass-derived compounds obtained by microbial fermentation and / or from animals and plants. Particularly preferred.
[0014]
Known methods can be used for the production of methane by microbial fermentation of biomass. For example, the method described in Patent Document 1 described above can be exemplified, but is not limited thereto. Methane gas can be recovered by performing the above-described microbial fermentation in an appropriate reaction vessel.
[0015]
Next, benzene is produced using methane obtained by microbial fermentation as a raw material. The production of benzene from methane can be exemplified by the method described in Patent Document 2 described above. In this method, for example, an aromatic compound can be synthesized with a conversion of methane of about 9 to 10% and a selectivity of about 70% using a catalyst in which molybdenum and iron are supported on zeolite HZSM-5. Is benzene. The produced benzene can be purified by distillation.
[0016]
The benzene compound as a raw material of the aromatic polymer of the present invention is a benzene derivative containing at least two functional groups selected from an amino group, a hydroxyl group and a carboxyl group, or a benzene derivative containing two or more isocyanate groups. Is preferred. In addition, these amino group, hydroxyl group, carboxyl group, and isocyanate group may not be directly substituted on the benzene ring, but may be bonded to the benzene ring via an alkyl group. Specific benzene compounds include phthalic acids including phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, and phenylenediamines (including orthophenylenediamine, metaphenylenediamine, and paraphenylenediamine. ), Hydroquinones (including orthohydroquinone, metahydroquinone, and parahydroquinone), hydroxybenzenecarboxylic acid, aminobenzenecarboxylic acid, phenylenediisocyanates (including orthophenylenediisocyanate, metaphenylenediisocyanate, and paraphenylenediisocyanate), Dihydroxybenzene (including o-, m- and p-isomers), xylylenediamine (including o-, m- and p-isomers) and xylylenediisocyanate are preferred. Properly (o-, m-, and a p- isomers.), Phthalates, phenylenediamines, hydroquinones, and phenylene diisocyanates are particularly preferred.
[0017]
The benzene derivative can be produced from benzene by a known method in organic synthesis. For example, as a method for producing terephthalic acid from benzene, benzene is reacted with methyl chloride in the presence of aluminum chloride, methylated to toluene, and the resulting toluene is reacted with paraformaldehyde and hydrochloric acid in the presence of aluminum chloride. how Te by chloromethylation to synthesize p- chloromethyl toluene, or a method of oxidizing this, the toluene and carbon monoxide and p- tolyl aldehyde were reacted HF-BF 3 catalyst presence, oxidizes this Are known, but not limited to these.
[0018]
A method for producing phenylenediamine from benzene is, for example, a method of dinitrating benzene with nitric acid-sulfuric acid and catalytically reducing it with nickel, or a method of mononitrating benzene and reducing it with Fe-HCl to produce aniline. A method of further nitrating and then reducing again is known, but is not limited thereto.
[0019]
As a method of producing hydroquinone from benzene, for example, a method of oxidizing the above aniline with manganese dioxide or sodium dichromate in the presence of sulfuric acid to form parabenzoquinone and then reducing the aniline is known, but not limited thereto.
[0020]
It is known that phenylene diisocyanate can be produced by reacting the above-mentioned phenylene diamine with phosgene, and known methods and reaction conditions can be used.
[0021]
Benzene derivatives, such as phthalic acid, phenylenediamine, hydroquinone, and phenylenediisocyanate, produced by the above-mentioned method are polyhydroxy compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol. 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, polypropylene glycol, and polyethylene glycol; polyamines, such as ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, and 1,6-hexamethylenediamine; polycarboxylic acids, such as succinic acid Aromatic polymers can be produced by a condensation reaction or an addition reaction with a polyfunctional compound selected from the group consisting of, adipic acid and azelaic acid, and such condensation reaction or addition method is known. A. The polyhydroxy compound, the polyamine, and the polycarboxylic acid may be used as a mixture of one or more compounds. The specific examples of the polyhydroxy compound, polyamine, and polycarboxylic acid are only examples, and the present invention is not limited thereto.
[0022]
For example, an aromatic polyester can be produced by dehydrating and condensing diol and terephthalic acid among polyhydroxy compounds. By using ethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol as the diol, polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, and polybutylene terephthalate can be produced, respectively. These aromatic polyesters can be produced by previously converting phthalic acid into an ester derivative such as a methyl ester, and subjecting the ester derivative to a transesterification reaction with a polyhydroxy compound. Also, aromatic polyester can be produced by converting phthalic acid into acid chloride in advance and reacting the acid chloride with a polyhydroxy compound.
[0023]
An aromatic polyester can be produced by subjecting hydroquinone produced by the method of the present invention to a polycarboxylic acid, for example, succinic acid, adipic acid, and azelaic acid by a dehydration condensation reaction. Also in this case, the polycarboxylic acid can be converted into an ester derivative such as a methyl ester or an acid chloride in advance and reacted with hydroquinone.
[0024]
Aromatic polyester can also be obtained by condensing a benzene derivative having a hydroxy group and a carboxyl group such as salicylic acid derived from benzene or parahydroxybenzoic acid with a derivative having a hydroxy group and a carboxyl group such as lactic acid. Can be manufactured.
[0025]
An aromatic polyamide can be produced by reacting the phenylenediamine produced by the method of the present invention with a polycarboxylic acid, for example, succinic acid, adipic acid, and / or azelaic acid. An aromatic polyamide can also be produced by reacting phthalic acid produced by the method of the present invention and a polyamine, for example, ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, and / or 1,6-hexamethylenediamine. . Further, the phenylenediamine and phthalic acid can be reacted to produce a wholly aromatic polyamide. For the production method of these polyamides, known methods can be used.For example, a direct dehydration condensation reaction between a carboxyl group and an amino group, or a carboxyl group previously converted to an ester group such as a methyl ester or an acid chloride, A wholly aromatic polyamide can also be produced by reacting an ester group or acid chloride with an amino group.
[0026]
The phenylene diisocyanate produced by the method of the present invention is used as a polyhydroxy compound, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol, polypropylene Polyurethane resins can be produced by an addition reaction with one or more compounds selected from glycols and polyethylene glycols. The production of a urethane resin by an addition reaction between a polyisocyanate and a polyhydroxy compound is known, and known raw materials including a catalyst for producing a urethane resin, known methods and conditions, and the like can be used.
[0027]
A polyurea resin can be produced by reacting the phenylene diisocyanate produced by the method of the present invention with a polyamine such as ethylenediamine, 1,4-tetramethylenediamine, and 1,6-hexamethylenediamine. The production of a urea resin by an addition reaction between a polyisocyanate and a polyamine is known, and known methods and conditions can be used.
[0028]
Further, a polyurethane urea resin can also be produced by reacting the phenylenediisocyanate produced by the method of the present invention with a polyhydroxy compound and a polyamine. A method for producing a polyurethane urea resin by reacting a polyisocyanate with a polyhydroxy compound and a polyamine is known, and known raw materials, methods and conditions can be used.
[0029]
The polyhydroxy compound, hydroxycarboxylic acid compound, dicarboxylic acid compound, and one or more kinds selected from the group consisting of amino acids used for producing an aromatic polymer by reacting with the benzene derivative produced by the method of the present invention. The compound (hereinafter, referred to as “polyhydroxy compound, etc.”) is particularly preferably a biomass-derived compound obtained by microbial fermentation and / or from animals and plants. By using these materials, all the raw materials constituting the aromatic polymer can be composed of a biomass-derived compound together with the benzene derivative of the present invention.
[0030]
Examples of the biomass-derived polyhydroxy compound include 1,3-propanediol, succinic acid, lactic acid, and various amino acids, but are not limited thereto.
[0031]
Aromatic polymer produced by the method of the present invention, as a polymer produced using a raw material derived from biomass, a polymer having higher heat resistance than conventionally known polylactic acid and the like, and also having a high mechanical strength can be obtained, It can be used as a material for automobile interiors or a material around an engine.
[0032]
【The invention's effect】
According to the production method of the present invention, a benzene derivative derived from biomass, which has been difficult so far, can be produced. Aromatic polymers manufactured using this benzene derivative as a raw material, especially aromatic polymers manufactured using raw materials in which all the constituents of the aromatic polymer are derived from biomass, should have extremely low dependence on petroleum raw materials. Can be. The aromatic polymer of the present invention has better heat resistance than a polymer produced using a conventionally known raw material derived from biomass such as polylactic acid, and can be used for automotive interior materials, or around engines. .

Claims (3)

バイオマスから微生物発酵によりメタンを製造し、触媒反応により前記メタンからベンゼンを製造し、さらに前記ベンゼンから、アミノ基、水酸基、及びカルボキシル基からなる群から選ばれる1種以上の官能基を2以上又はイソシアネート基を2以上含むベンゼン誘導体を製造することを特徴とするベンゼン誘導体の製造法。Methane is produced from biomass by microbial fermentation, benzene is produced from the methane by a catalytic reaction, and from the benzene, two or more functional groups of one or more selected from the group consisting of an amino group, a hydroxyl group, and a carboxyl group or A method for producing a benzene derivative, comprising producing a benzene derivative containing two or more isocyanate groups. 請求項1に記載のベンゼン誘導体を原料の一部又は全部に用いて製造されることを特徴とする芳香族ポリマー。An aromatic polymer produced using the benzene derivative according to claim 1 as a part or all of a raw material. ベンゼン環を含む芳香族ポリマーの製造法であって、以下のプロセス:
バイオマスから微生物発酵によりメタンを製造し;
触媒反応により、前記メタンからベンゼンを含む芳香族化合物を製造し;
前記芳香族化合物から、アミノ基、水酸基、及びカルボキシル基から選ばれる1種以上の官能基を2以上又はイソシアネート基を2以上含むベンゼン誘導体を製造し;
前記ベンゼン誘導体の1種以上と、微生物発酵により及び/又は動植物から得られた、ポリヒドロキシ化合物、ヒドロキシカルボン酸化合物、ポリカルボン酸化合物、及びアミノ酸からなる群から選ばれる1種以上の化合物とを反応させるか、又は前記1種以上のベンゼン誘導体どうしを反応させる
ことを含むことを特徴とする、ベンゼン環を含む芳香族ポリマーの製造法。
A process for producing an aromatic polymer containing a benzene ring, comprising the following process:
Producing methane from biomass by microbial fermentation;
Producing an aromatic compound containing benzene from the methane by a catalytic reaction;
Producing a benzene derivative containing two or more functional groups selected from an amino group, a hydroxyl group, and a carboxyl group or two or more isocyanate groups from the aromatic compound;
One or more of the benzene derivatives and one or more compounds selected from the group consisting of polyhydroxy compounds, hydroxycarboxylic acid compounds, polycarboxylic acid compounds, and amino acids obtained by microbial fermentation and / or from animals and plants. Reacting or reacting one or more benzene derivatives with each other. A method for producing an aromatic polymer containing a benzene ring, comprising:
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