JP2006062975A - Method for producing 9,10-dihydrophenanthrene - Google Patents

Method for producing 9,10-dihydrophenanthrene Download PDF

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孝介 山内
Toru Yonetani
徹 米谷
Keisuke Iwai
圭介 岩井
Yoshihiro Sugi
義弘 杉
Yoshihiro Kubota
好浩 窪田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing 9,10-dihydrophenanthrene industrially advantageous in productivity, cost and the like. <P>SOLUTION: The method for producing 9,10-dihydrophenanthrene comprises a process for hydrogenating phenanthrene in the presence of a hydrogenation catalyst, a process for separating 9,10-dihydrophenanthrene obtained by the hydrogenation and a process for regenerating phenanthrene by dehydrogenating the residue after the separation in the presence of the dehydrogenation catalyst. The regenerated phenanthrene is reused as a raw material of the hydrogenation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、9,10−ジヒドロフェナンスレンを工業的に製造する方法に関する。詳しくは、製造の際に発生する副生物を有効利用できる、9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for industrially producing 9,10-dihydrophenanthrene. Specifically, the present invention relates to a method for producing 9,10-dihydrophenanthrene, which can effectively use by-products generated during production.

9,10−ジヒドロフェナンスレンは、例えば、耐熱性高分子や液晶高分子等の原料となる9,10−ジヒドロフェナンスレン−2,7−ジカルボン酸エステルを得る際の原料としてなど、各種工業用途に有用な化合物として知られている。
従来、9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法としては、フェナンスレンを水素化触媒の存在下で水素化する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平1−238545号公報
For example, 9,10-dihydrophenanthrene is used as a raw material for obtaining 9,10-dihydrophenanthrene-2,7-dicarboxylic acid ester, which is a raw material for heat-resistant polymers and liquid crystal polymers. It is known as a compound useful for industrial use.
Conventionally, as a method for producing 9,10-dihydrophenanthrene, a method is known in which phenanthrene is hydrogenated in the presence of a hydrogenation catalyst (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-1-238545

しかしながら、フェナンスレンを水素化触媒の存在下で水素化すると、通常、目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレンのほかに、例えば、1,2,3,4−テトラヒドロフェナンスレン(以下「THP」と略する)、1,2,3,4,4a,9,10,10a−オクタヒドロフェナンスレン(以下「aOHP」と略する)、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナンスレン(以下「OHP」と略する)等の副生物が多種類生成する。これら9,10−ジヒドロフェナンスレン以外の副生物の生成量はかなり多く、しかも、これらの副生物と9,10−ジヒドロフェナンスレンとの分離、精製は極めて難しいので、工業的に9,10−ジヒドロフェナンスレンを製造しようとする場合、収率が非常に低く生産性が極めて悪いという問題があった。詳しくは、従来から、フェナンスレンを水素化した後に得られた反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを単離する方法としては、一般に、反応液を分留し、得られた留分のうち9,10−ジヒドロフェナンスレンを含む留分を結晶化に供する方法が採用されているが、この方法において、副生物を厳密に排除して純度の高い9,10−ジヒドロフェナンスレンを得るためには、分留した留分のうち9,10−ジヒドロフェナンスレンを若干含むが副生物をも含む留分は結晶化に供さないで廃棄せざるを得ず、分留した留分のうちの大部分は廃棄されることになっていたのである。   However, when phenanthrene is hydrogenated in the presence of a hydrogenation catalyst, for example, in addition to the target 9,10-dihydrophenanthrene, for example, 1,2,3,4-tetrahydrophenanthrene (hereinafter “ THP "), 1,2,3,4,4a, 9,10,10a-octahydrophenanthrene (hereinafter abbreviated as" aOHP "), 1,2,3,4,5,6, Many by-products such as 7,8-octahydrophenanthrene (hereinafter abbreviated as “OHP”) are produced. The amount of by-products other than these 9,10-dihydrophenanthrenes is considerably large, and the separation and purification of these by-products from 9,10-dihydrophenanthrene is extremely difficult. When trying to produce 10-dihydrophenanthrene, there was a problem that the yield was very low and the productivity was very poor. Specifically, conventionally, as a method for isolating 9,10-dihydrophenanthrene from a reaction solution obtained after hydrogenating phenanthrene, generally, the reaction solution is fractionated, and among the obtained fractions, A method of subjecting a fraction containing 9,10-dihydrophenanthrene to crystallization is employed, but in this method, by-products are strictly excluded to obtain high-purity 9,10-dihydrophenanthrene. In order to achieve this, a fraction containing 9,10-dihydrophenanthrene, but also containing by-products, must be discarded without being crystallized. Most of them were to be discarded.

前記特許文献1では、特定の水素化触媒を用いることにより、水素化反応における選択率を高め、目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレンの収率向上を試みてはいるが、それでもなお、副生物の生成を完全に抑制することは実質的に困難であり、得られた反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離、精製することを考慮すると、工業的には生産性の点で充分に満足しうる製造方法とは言えなかった。しかも、前記特許文献1に開示された方法は、特殊な水素化触媒を必要とするため、その入手容易性やコスト面等でも、工業的に採用しがたい場合があった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、生産性やコスト面などにおいて工業的に優れた、9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法を提供することにある。
In Patent Document 1, an attempt is made to increase the selectivity of the hydrogenation reaction by using a specific hydrogenation catalyst and to improve the yield of 9,10-dihydrophenanthrene, which is the target product. However, it is practically difficult to completely suppress the formation of by-products, and considering the separation and purification of 9,10-dihydrophenanthrene from the obtained reaction solution, it is industrially It could not be said that the production method was sufficiently satisfactory in terms of points. In addition, since the method disclosed in Patent Document 1 requires a special hydrogenation catalyst, it may be difficult to employ industrially in terms of availability and cost.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing 9,10-dihydrophenanthrene, which is industrially excellent in productivity and cost.

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、フェナンスレンの水素化反応において生じる副生物の大部分がフェナンスレンの水素化物であることに着目し、得られた反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離、精製する際に生じる残存物(例えば、反応液を分留したのちに結晶化することで9,10−ジヒドロフェナンスレンの分離する場合においては、該結晶化に供さなかった全ての留分や、結晶化後に得られた母液)を廃棄することなく、これを再利用することを考えた。そして、反応液から目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離したのち、通常は廃棄されることとなる前記残存物に対して脱水素化を施すことにより原料であるフェナンスレンを容易に再生できること、しかも、副生物である9,10−ジヒドロフェナンスレン以外の水素化物はどのような形で水素化されたものであっても(すなわち、THP、aOHP、OHP等のいずれであっても)脱水素化により同じフェナンスレンが得られること、を見出し、本発明を完成した。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, paying attention to the fact that most of the by-products generated in the phenanthrene hydrogenation reaction are phenanthrene hydrides, the residual produced when 9,10-dihydrophenanthrene is separated and purified from the obtained reaction solution. (For example, when 9,10-dihydrophenanthrene is separated by crystallization after fractionating the reaction solution, all fractions that have not been subjected to crystallization or obtained after crystallization are obtained. The mother liquor was considered to be reused without being discarded. Then, after separating 9,10-dihydrophenanthrene, which is the target product, from the reaction solution, the phenanthrene, which is the raw material, can be easily obtained by dehydrogenating the residue that is normally discarded. The hydride other than the by-product 9,10-dihydrophenanthrene is hydrogenated in any form (that is, any of THP, aOHP, OHP, etc.). And the same phenanthrene was obtained by dehydrogenation, and the present invention was completed.

すなわち、本発明にかかる9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法は、水素化触媒の存在下でフェナンスレンの水素化を行う工程と、前記水素化により得られる反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離する工程と、前記分離後の残存物に対して脱水素化触媒の存在下で脱水素化を行うことによりフェナンスレンを再生する工程と、を含み、前記再生したフェナンスレンを前記水素化の原料として再利用する。   That is, the method for producing 9,10-dihydrophenanthrene according to the present invention comprises a step of hydrogenating phenanthrene in the presence of a hydrogenation catalyst, and a reaction solution obtained by the hydrogenation from 9,10-dihydrophenanthrene. Separating the nanthrene, and regenerating phenanthrene by dehydrogenating the separated residue in the presence of a dehydrogenation catalyst, and regenerating the regenerated phenanthrene. Reuse as raw material.

本発明によれば、生産性やコスト面などにおいて工業的に優れた、9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for producing 9,10-dihydrophenanthrene, which is industrially excellent in productivity and cost.

以下、本発明にかかる9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
本発明の製造方法は、水素化触媒の存在下でフェナンスレンの水素化を行う工程(以下「水素化工程」と称することもある)と、前記水素化により得られる反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離する工程(以下「分離工程」と称することもある)と、前記分離後の残存物に対して脱水素化触媒の存在下で脱水素化を行うことによりフェナンスレンを再生する工程(以下「再生工程」と称することもある)とを含み、前記再生したフェナンスレンを前記水素化の原料として再利用するものである。
Hereinafter, the method for producing 9,10-dihydrophenanthrene according to the present invention will be described in detail. However, the scope of the present invention is not limited to these descriptions, and the scope of the present invention is not limited to the following examples. Changes can be made as appropriate without departing from the above.
The production method of the present invention comprises a step of hydrogenating phenanthrene in the presence of a hydrogenation catalyst (hereinafter also referred to as “hydrogenation step”), and a 9,10-dihydrosilane from a reaction solution obtained by the hydrogenation. A step of separating phenanthrene (hereinafter also referred to as “separation step”), and a step of regenerating phenanthrene by dehydrogenating the residue after separation in the presence of a dehydrogenation catalyst. (Hereinafter also referred to as “regeneration step”), and the regenerated phenanthrene is reused as a raw material for the hydrogenation.

水素化工程は、フェナンスレンを原料とし、目的物たる9,10−ジヒドロフェナンスレンを合成するために水素化反応を行う工程である。該水素化工程においては、通常、目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレン以外に、副生物が相当量生成する。副生物としては、主として、THP、aOHP、OHP等の水素化物が挙げられる。水素化工程において、目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレンの反応収率は、用いる反応方法やその他の条件等により異なるものの、通常、43〜90%程度であることが多いが、本発明によれば、副生物として生成した前記水素化物をフェナンスレンに再生し、新たな原料として再利用するものであるので、製造プロセス全体としての原料の転化率が損なわれることはなく、工業的にも良好な生産性を維持できる。   The hydrogenation step is a step of performing a hydrogenation reaction using phenanthrene as a raw material to synthesize 9,10-dihydrophenanthrene as a target product. In the hydrogenation step, a considerable amount of by-products are usually produced in addition to the target 9,10-dihydrophenanthrene. By-products mainly include hydrides such as THP, aOHP, and OHP. In the hydrogenation step, the reaction yield of 9,10-dihydrophenanthrene, which is the target product, varies depending on the reaction method used and other conditions, but is usually about 43 to 90%. According to the invention, the hydride produced as a by-product is regenerated into phenanthrene and reused as a new raw material, so that the conversion rate of the raw material as a whole manufacturing process is not impaired, and industrially Can maintain good productivity.

水素化工程における水素化反応の方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、フェナンスレンと水素化触媒とを溶媒中で、水素加圧下、高温で反応させるようにすればよい。
水素化工程において用い得る水素化触媒としては、特に限定はなく、公知の水素化触媒のなかから、入手容易性やコスト等を考慮して、適宜選択すればよいのであるが、9,10−ジヒドロフェナンスレンを効率よく生成させるには、反応選択性の点から、例えば、銅クロム触媒、ラネーニッケル触媒等が好ましく挙げられ、特に好ましくは、銅クロム触媒がよい。これら触媒(特に、銅クロム触媒)は、助触媒として、亜鉛、マンガン、バリウム等を含んでいてもよい。水素化触媒は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
It does not specifically limit as a method of the hydrogenation reaction in a hydrogenation process, A well-known method is employable. For example, the phenanthrene and the hydrogenation catalyst may be reacted at a high temperature under pressure of hydrogen in a solvent.
The hydrogenation catalyst that can be used in the hydrogenation step is not particularly limited, and may be appropriately selected from known hydrogenation catalysts in consideration of availability, cost, and the like. In order to efficiently generate dihydrophenanthrene, from the viewpoint of reaction selectivity, for example, a copper chromium catalyst, a Raney nickel catalyst and the like are preferably mentioned, and a copper chromium catalyst is particularly preferable. These catalysts (especially copper chromium catalyst) may contain zinc, manganese, barium and the like as a co-catalyst. Only 1 type may be used for a hydrogenation catalyst and it may use 2 or more types together.

前記水素化触媒の使用量は、特に限定されないが、例えば、原料とするフェナンスレンに対して、0.05〜200重量%とするのが好ましく、より好ましくは1〜100重量%とするのがよい。
水素化工程において用い得る溶媒としては、特に限定されないが、例えば、エタノール、n−プロピルアルコール、メチルシクロヘキサン等が好ましく用いられる。溶媒は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記溶媒の使用量は、特に限定されないが、例えば、原料とするフェナンスレン1gに対して溶媒が100mL以下となるようにするのが好ましい。
The amount of the hydrogenation catalyst used is not particularly limited. For example, it is preferably 0.05 to 200% by weight, more preferably 1 to 100% by weight, based on the phenanthrene used as a raw material. .
Although it does not specifically limit as a solvent which can be used in a hydrogenation process, For example, ethanol, n-propyl alcohol, methylcyclohexane, etc. are used preferably. Only 1 type may be used for a solvent and it may use 2 or more types together.
Although the usage-amount of the said solvent is not specifically limited, For example, it is preferable that a solvent shall be 100 mL or less with respect to 1 g of phenanthrene used as a raw material.

前記水素化反応における反応温度や反応時間は、特に限定されないが、例えば、反応温度は100〜250℃とすることが好ましく、反応時間は10〜50時間とすることが好ましい。また、前記水素化反応における水素圧は、特に限定されないが、例えば、0.2〜30MPaとすることが好ましい。
分離工程は、前記水素化工程で得られた反応液から目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離して単離する工程である。9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離する具体的手段は、特に限定されないが、例えば、前記反応液を分留してその一部の分留液(留分)から結晶化により9,10−ジヒドロフェナンスレンを得るようにすることが、好ましい手段として挙げられる。
The reaction temperature and reaction time in the hydrogenation reaction are not particularly limited. For example, the reaction temperature is preferably 100 to 250 ° C., and the reaction time is preferably 10 to 50 hours. Moreover, the hydrogen pressure in the hydrogenation reaction is not particularly limited, but is preferably set to 0.2 to 30 MPa, for example.
The separation step is a step of separating and isolating the target 9,10-dihydrophenanthrene from the reaction solution obtained in the hydrogenation step. The specific means for separating 9,10-dihydrophenanthrene is not particularly limited. For example, the reaction solution is fractionated and crystallized from a part of the fraction (fraction) by 9,10- A preferred means is to obtain dihydrophenanthrene.

前記分留は、反応液を蒸留し、沸点の差によって分離する手段であり、分留を行う際には、できるだけ多くの留分に分け、そして、得られた複数の留分のうち9,10−ジヒドロフェナンスレンを主として含む留分を纏めて結晶化に供することが、副生物を厳密に排除して得られる9,10−ジヒドロフェナンスレンの純度を高めるうえで、好ましい。なお、純度の高い9,10−ジヒドロフェナンスレンを得るために、分留した留分のうち副生物を主として含むが9,10−ジヒドロフェナンスレンをも若干含む留分を結晶化に供さないことは、収率の低下に繋がることになるが、本発明においては、副生物を主とする留分を含め、結晶化に供さない全ての留分からフェナンスレンを再生し、新たな原料として再利用するので、製造プロセス全体としての原料の転化率が損なわれることはなく、工業的にも良好な生産性を維持できる。   The fractionation is a means for distilling the reaction liquid and separating it by the difference in boiling points. When fractional distillation is performed, the fraction is divided into as many fractions as possible, and 9, Collecting fractions mainly containing 10-dihydrophenanthrene is preferably used for crystallization in order to increase the purity of 9,10-dihydrophenanthrene obtained by strictly eliminating by-products. In order to obtain 9,10-dihydrophenanthrene having a high purity, a fraction mainly containing by-products but fractionally containing 9,10-dihydrophenanthrene is used for crystallization. However, in the present invention, phenanthrene is regenerated from all fractions not subjected to crystallization, including fractions mainly composed of by-products. Therefore, the conversion rate of the raw material as a whole manufacturing process is not impaired, and good productivity can be maintained industrially.

前記分留を行う際の条件は、特に限定されず、公知の条件を採用することができる。例えば、0.1〜50mmHg(0.013〜6.7kPa)、塔上温度100〜300℃の条件下で蒸留すればよい。分留に用い得る装置としては、特に限定されず、公知の蒸留装置を用いればよいのであるが、例えば、精密蒸留塔等が好ましく用いられる。
前記結晶化を行う際の条件は、特に限定されず、公知の条件を採用することができる。例えば、溶媒としてn−ヘキサン、メタノール等を用いて再結晶化すればよい。なお、結晶化により9,10−ジヒドロフェナンスレンを結晶として析出させたのち、必要に応じて、濾過、洗浄、乾燥等を施してもよい。
The conditions for performing the fractional distillation are not particularly limited, and known conditions can be employed. For example, it may be distilled under conditions of 0.1 to 50 mmHg (0.013 to 6.7 kPa) and a tower temperature of 100 to 300 ° C. The apparatus that can be used for fractional distillation is not particularly limited, and a known distillation apparatus may be used. For example, a precision distillation column or the like is preferably used.
Conditions for performing the crystallization are not particularly limited, and known conditions can be employed. For example, recrystallization may be performed using n-hexane, methanol or the like as a solvent. In addition, after 9,10-dihydrophenanthrene is precipitated as a crystal by crystallization, it may be filtered, washed, dried, etc. as necessary.

再生工程は、前記分離工程で得られた分離後の残存物を脱水素化触媒の存在下で脱水素化することにより、9,10−ジヒドロフェナンスレンを再生する工程である。ここで、前記分離後の残存物とは、前記分離工程で反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離する際に派生した物であり、例えば、分離工程における好ましい手段として前述したように、分留したのちに結晶化することで9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離する場合においては、前記分離後の残存物は、前記結晶化に供さなかった全ての分留液(留分)と前記結晶化後に得られた母液とからなる。詳しくは、前記残存物中には、先に述べた副生物、すなわち、本発明の製造方法の目的物以外の水素化物が含まれるが、特に、THP、aOHP、OHPから選ばれる少なくとも1種を含むことが通常である。本発明においては、この副生物たる水素化物を含む残存物を脱水素化することにより、フェナンスレンを生成(再生)させることを特徴としており、前記脱水素化により、残存物中に含まれる水素化物はその種類に関わらず、同じフェナンスレンに再生されるのである。なお、前記残存物中には、目的物である9,10−ジヒドロフェナンスレンが一部残存していたり、未反応の原料であるフェナンスレンが含まれていることもあるが、そのような残存物を脱水素化に供しても差し支えない。   The regeneration step is a step of regenerating 9,10-dihydrophenanthrene by dehydrogenating the residue after separation obtained in the separation step in the presence of a dehydrogenation catalyst. Here, the residue after the separation is a product derived when 9,10-dihydrophenanthrene is separated from the reaction solution in the separation step, for example, as described above as a preferable means in the separation step. In the case where 9,10-dihydrophenanthrene is separated by crystallization after fractional distillation, the residue after the separation is all fractionated liquids (distilled fractions) not subjected to the crystallization. ) And the mother liquor obtained after the crystallization. Specifically, the residue contains the above-mentioned by-product, that is, a hydride other than the target product of the production method of the present invention. In particular, at least one selected from THP, aOHP, and OHP is included. It is normal to include. In the present invention, phenanthrene is produced (regenerated) by dehydrogenating the residue containing the hydride as a by-product, and the hydride contained in the residue is obtained by the dehydrogenation. Regardless of its type, it is played back to the same phenanthrene. In addition, in the residue, 9,10-dihydrophenanthrene which is the target product may partially remain or phenanthrene which is an unreacted raw material may be contained. The material may be subjected to dehydrogenation.

前記脱水素化反応の方法としては、特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、前記残存物と脱水素化触媒と高温で反応させるようにすればよい。なお、脱水素化反応に供する前に、あらかじめ前記残存物を濃縮するなどして、該残存物中に含まれる水素化物の濃度を調整することもできる。
再生工程において用い得る脱水素化触媒としては、特に限定はなく、公知の脱水素化触媒を用いることができる。例えば、パラジウムカーボン、白金アルミナ等が好ましく用いられる。脱水素化触媒は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記脱水素化触媒の使用量は、特に限定されないが、例えば、脱水素化反応に供する前記残存物に含まれる全成分のうち溶媒を除く成分(前記残存物から溶媒のみを除去した残渣)に対して、0.1〜50重量%とするのが好ましく、より好ましくは1〜20重量%とするのがよい。
The method for the dehydrogenation reaction is not particularly limited, and a known method can be employed. For example, the residue and the dehydrogenation catalyst may be reacted at a high temperature. Note that the concentration of the hydride contained in the residue can be adjusted by, for example, concentrating the residue in advance before being subjected to the dehydrogenation reaction.
There is no limitation in particular as a dehydrogenation catalyst which can be used in a reproduction | regeneration process, A well-known dehydrogenation catalyst can be used. For example, palladium carbon, platinum alumina and the like are preferably used. Only 1 type may be used for a dehydrogenation catalyst and it may use 2 or more types together.
The amount of the dehydrogenation catalyst used is not particularly limited. For example, all components contained in the residue subjected to the dehydrogenation reaction are components other than the solvent (residue obtained by removing only the solvent from the residue). On the other hand, it is preferably 0.1 to 50% by weight, more preferably 1 to 20% by weight.

前記脱水素化反応における反応温度や反応時間は、特に限定されないが、例えば、反応温度は150〜300℃とすることが好ましく、反応時間は10〜150時間とすることが好ましい。
前記脱水素化反応により生成したフェナンスレンを回収する方法としては、特に限定はなく、公知の方法を採用することができる。例えば、脱水素化触媒を濾別したのちに再結晶化すればよい。
The reaction temperature and reaction time in the dehydrogenation reaction are not particularly limited. For example, the reaction temperature is preferably 150 to 300 ° C., and the reaction time is preferably 10 to 150 hours.
The method for recovering the phenanthrene produced by the dehydrogenation reaction is not particularly limited, and a known method can be employed. For example, the dehydrogenation catalyst may be filtered and then recrystallized.

以下に、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例1〕
150L振盪式オートクレーブにフェナンスレン10kg、銅クロム触媒3kg、n−プロピルアルコール65Lを仕込み、150℃、水素加圧下(4〜6MPa)で振盪しながら15時間水素化反応を行い、反応後、得られた反応液から触媒を除去した。該反応液について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、各成分の面積比は以下の通りであった。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
A 150-L shaking autoclave was charged with 10 kg of phenanthrene, 3 kg of copper-chromium catalyst, and 65 L of n-propyl alcohol, and subjected to a hydrogenation reaction for 15 hours while shaking at 150 ° C. under hydrogen pressure (4 to 6 MPa). The catalyst was removed from the reaction solution. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, the area ratio of each component was as follows.

9,10−ジヒドロフェナンスレン(DHP):89.0%
aOHP:0.4%
OHP:1.3%
THP:6.0%
フェナンスレン(PHT):2.8%
その他:0.5%
次いで、温度計、精密蒸留塔(高さ70cm、内径2cm)を備えた5Lガラス製4つ口フラスコに、前記触媒を除去して得た反応液の一部2190gを入れ、精密蒸留塔内には充填材((株)相互理化硝子製作所製「ヘリパック」)を高さ30cm、内径2cmで充填した。そして、15mmHg(2kPa)で減圧下、塔底温度185〜195℃、塔上温度167〜173℃で分留を行い、留去された留分を10分画に分けて採取した(留去し始めから順に、No.1、No.2、No.3、・・・と番号を付けた)。各留分についてガスクロマトグラフィー分析(GC)を行ったところ、各成分の面積比は表1に示す通りであった。
9,10-dihydrophenanthrene (DHP): 89.0%
aOHP: 0.4%
OHP: 1.3%
THP: 6.0%
Phenanthrene (PHT): 2.8%
Other: 0.5%
Next, a 2190 g portion of the reaction solution obtained by removing the catalyst was placed in a 5 L glass four-necked flask equipped with a thermometer and a precision distillation tower (height 70 cm, inner diameter 2 cm). Was filled with a filler ("Helipak" manufactured by Reciprocating Glass Manufacturing Co., Ltd.) with a height of 30 cm and an inner diameter of 2 cm. Then, under reduced pressure at 15 mmHg (2 kPa), fractional distillation was performed at a tower bottom temperature of 185 to 195 ° C. and a tower top temperature of 167 to 173 ° C., and the distilled fraction was collected in 10 fractions (distilled off). No. 1, No. 2, No. 3,. When the gas chromatography analysis (GC) was performed on each fraction, the area ratio of each component was as shown in Table 1.

Figure 2006062975
Figure 2006062975

次に、表1中のNo.3〜No.8の留分の混合物2015.4gに、n−ヘキサン2015.4mLを加えて1〜5℃で10時間晶析させ、生成した結晶を濾過して、1620.3gの湿結晶(純度99.1%)を得た。この湿結晶にメタノール2015.4mLを加えて1〜3℃で10時間晶析させ、生成した結晶を濾過したのち、25℃で50時間、減圧下で乾燥して、白色結晶として純度99.3%の精製9,10−ジヒドロフェナンスレン1269.7gを得た(精製収率63.0%)。
他方、表1中のNo.3〜No.8以外の留分(No.1、No.2、No.9、およびNo.10の留分)の全て計55.0gと、前記湿結晶を得る際および精製9,10−ジヒドロフェナンスレンを得る際に得られた母液の全て計3374gとを混合し、該混合物(9,10−ジヒドロフェナンスレン分離後の残存物)から337gを採り81.1gになるまで濃縮した。濃縮後の混合物から10gを100mLガラス製フラスコに採り、7.5重量%のパラジウムカーボン800mgを加えて200℃で99時間攪拌して、脱水素化反応を行った。得られた反応液にn−プロピルアルコール40mLを加えて80℃に加温し、加温下でパラジウムカーボンを除去した。この反応液について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、フェナンスレン(PHT)の面積比は98.9%であった。次いで、得られた反応液からパラジウムカーボンを除去した反応液を10.8gになるまで濃縮し、この濃縮物にn−プロピルアルコール50mLを加えて再結晶化を行うことにより、再生フェナンスレン8.8gを回収した。
Next, in Table 1, No. 3-No. The mixture of fractions 8 was added with 2015.4 mL of n-hexane and crystallized at 1 to 5 ° C. for 10 hours, and the resulting crystals were filtered to obtain 1620.3 g of wet crystals (purity 99.1). %). To this wet crystal, 2015.4 mL of methanol was added and crystallized at 1 to 3 ° C. for 10 hours. The formed crystal was filtered and then dried at 25 ° C. for 50 hours under reduced pressure to obtain a white crystal having a purity of 99.3. % Of purified 9,10-dihydrophenanthrene 1266.9 g (purification yield 63.0%).
On the other hand, no. 3-No. 55.0 g of all fractions other than 8 (fractions No. 1, No. 2, No. 9, and No. 10), and when obtaining the wet crystals and purified 9,10-dihydrophenanthrene A total of 3374 g of the mother liquor obtained at the time of obtaining was mixed, and 337 g was taken from the mixture (the residue after 9,10-dihydrophenanthrene separation) and concentrated to 81.1 g. 10 g from the concentrated mixture was put into a 100 mL glass flask, 800 mg of 7.5 wt% palladium carbon was added, and the mixture was stirred at 200 ° C. for 99 hours to perform a dehydrogenation reaction. To the resulting reaction solution, 40 mL of n-propyl alcohol was added and heated to 80 ° C., and palladium carbon was removed under heating. When this reaction liquid was analyzed by gas chromatography, the area ratio of phenanthrene (PHT) was 98.9%. Subsequently, the reaction liquid from which palladium carbon was removed from the obtained reaction liquid was concentrated to 10.8 g, and recrystallization was performed by adding 50 mL of n-propyl alcohol to the concentrate to thereby obtain 8.8 g of regenerated phenanthrene. Was recovered.

次に、回収した再生フェナンスレンを用いて、水素化反応を行った。すなわち、120mL攪拌式オートクレーブに再生フェナンスレン6.25g、銅クロム触媒0.313g、n−プロピルアルコール100mLを仕込み、150℃、水素加圧下(4〜6MPa)で攪拌しながら22時間水素化反応を行い、反応後、得られた反応液から触媒を除去した。該反応液について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、各成分の面積比は以下の通りであった。
9,10−ジヒドロフェナンスレン(DHP):83.1%
aOHP:0.3%
OHP:1.6%
THP:11.7%
フェナンスレン(PHT):2.7%
その他:0.6%
〔実施例2〕
フェナンスレンの水素化反応を行うにあたり、反応時間を20時間および11時間に変更したこと以外は実施例1と同様にして、2バッチの水素化反応を行った。反応後、得られた2バッチの反応液を混合し、混合反応液から触媒を除去した。該混合反応液について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、各成分の面積比は以下の通りであった。
Next, a hydrogenation reaction was performed using the recovered regenerated phenanthrene. That is, 6.25 g of regenerated phenanthrene, 0.313 g of copper chrome catalyst and 100 mL of n-propyl alcohol were charged into a 120 mL stirring type autoclave, and the hydrogenation reaction was performed for 22 hours while stirring at 150 ° C. under hydrogen pressure (4 to 6 MPa). After the reaction, the catalyst was removed from the resulting reaction solution. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, the area ratio of each component was as follows.
9,10-dihydrophenanthrene (DHP): 83.1%
aOHP: 0.3%
OHP: 1.6%
THP: 11.7%
Phenanthrene (PHT): 2.7%
Other: 0.6%
[Example 2]
In carrying out the phenanthrene hydrogenation reaction, two batches of hydrogenation reaction were carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction time was changed to 20 hours and 11 hours. After the reaction, the obtained two batches of reaction liquid were mixed, and the catalyst was removed from the mixed reaction liquid. When this mixed reaction liquid was analyzed by gas chromatography, the area ratio of each component was as follows.

9,10−ジヒドロフェナンスレン(DHP):88.8%
aOHP:0.4%
OHP:1.6%
THP:5.3%
フェナンスレン(PHT):3.1%
その他:0.8%
次いで、温度計、精密蒸留塔(高さ90cm、内径5cm)を備えた10L蒸留缶に、前記触媒を除去して得た混合反応液の一部7865gを入れ、精密蒸留塔内には充填材((株)相互理化硝子製作所製「ヘリパック」)を高さ50cm、内径5cmで充填した。そして、15mmHg(2kPa)で減圧下、塔底温度184〜195℃、塔上温度167〜170℃で分留を行い、留去された留分を3分画に分けて採取した(留去し始めから順に、No.1、No.2、No.3と番号を付けた)。各留分についてガスクロマトグラフィー分析(GC)を行ったところ、各成分の面積比は表2に示す通りであった。
9,10-dihydrophenanthrene (DHP): 88.8%
aOHP: 0.4%
OHP: 1.6%
THP: 5.3%
Phenanthrene (PHT): 3.1%
Other: 0.8%
Next, 7865 g of the mixed reaction solution obtained by removing the catalyst is placed in a 10 L distillation can equipped with a thermometer and a precision distillation column (height 90 cm, inner diameter 5 cm). ("Helipak" manufactured by Mutual Rika Glass Co., Ltd.) was filled at a height of 50 cm and an inner diameter of 5 cm. Then, under reduced pressure at 15 mmHg (2 kPa), fractional distillation was performed at a tower bottom temperature of 184 to 195 ° C. and a tower top temperature of 167 to 170 ° C., and the distilled fraction was collected in three fractions (distilled off). No. 1, No. 2, No. 3 were numbered in order from the beginning). When gas chromatography analysis (GC) was performed on each fraction, the area ratio of each component was as shown in Table 2.

Figure 2006062975
Figure 2006062975

なお、前記触媒を除去して得た混合反応液の残部についても、該残部を4分割し、それぞれを前記と同様にして分留し、各回とも留去された留分を3分画に分けて採取した(留去し始めから順に、No.1、No.2、No.3と番号を付けた)。そして、各回で得られたNo.1、No.2、No.3の留分をそれぞれ番号毎に混合し、各留分についてガスクロマトグラフィー分析(GC)を行ったところ、各成分の面積比は表3に示す通りであった。   The remaining part of the mixed reaction solution obtained by removing the catalyst is also divided into four parts, each of which is fractionated in the same manner as described above, and the fraction distilled off each time is divided into three fractions. (No. 1, No. 2, No. 3 were numbered in order from the beginning of evaporation). And No. obtained by each time. 1, no. 2, no. 3 fractions were mixed for each number, and each fraction was subjected to gas chromatography analysis (GC). The area ratio of each component was as shown in Table 3.

Figure 2006062975
Figure 2006062975

次に、表2中のNo.2の留分7.3kgに、n−ヘキサン1.7Lを加えて6〜9℃で10時間晶析させ、生成した結晶を冷却したメタノール3.8Lで洗浄しながら濾過したのち、25℃で70時間、減圧下で乾燥して、白色結晶として純度99.6%の精製9,10−ジヒドロフェナンスレン4.4kgを得た(精製収率60.3%)。
他方、表2中のNo.2以外の留分(No.1およびNo.3の留分)の全て計436.5gと、前記精製9,10−ジヒドロフェナンスレンを得る際に得られた母液の全て計6.9kgとを混合し、該混合物(9,10−ジヒドロフェナンスレン分離後の残存物)を3.33kgになるまで濃縮した。濃縮後の混合物から1.2kgを2L反応器に採り、7.5重量%の白金アルミナ0.12kgを加えて240℃で92時間攪拌して、脱水素化反応を行った。得られた反応液にn−プロピルアルコール4.8Lを加えて80℃に加温し、加温下で白金アルミナを除去した。この反応液について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、フェナンスレン(PHT)の面積比は98.7%であった。次いで、得られた反応液から白金アルミナを除去した反応液を1.27kgになるまで濃縮し、この濃縮物にn−プロピルアルコール6Lを加えて再結晶化を行うことにより、再生フェナンスレン1.08kgを回収した。
Next, No. in Table 2 Then, 1.7 L of n-hexane was added to 7.3 kg of the fraction 2, crystallized at 6-9 ° C. for 10 hours, and the resulting crystals were filtered while being washed with 3.8 L of cooled methanol, then at 25 ° C. It was dried under reduced pressure for 70 hours to obtain 4.4 kg of purified 9,10-dihydrophenanthrene having a purity of 99.6% as white crystals (purification yield 60.3%).
On the other hand, no. 436.5 g of all fractions other than No. 2 (No. 1 and No. 3 fractions) and 6.9 kg of all the mother liquor obtained when obtaining the purified 9,10-dihydrophenanthrene. And the mixture (residue after 9,10-dihydrophenanthrene separation) was concentrated to 3.33 kg. 1.2 kg of the concentrated mixture was taken in a 2 L reactor, 0.12 kg of 7.5 wt% platinum alumina was added, and the mixture was stirred at 240 ° C. for 92 hours to carry out a dehydrogenation reaction. 4.8 L of n-propyl alcohol was added to the obtained reaction liquid and heated to 80 ° C., and platinum alumina was removed under heating. When this reaction liquid was analyzed by gas chromatography, the area ratio of phenanthrene (PHT) was 98.7%. Subsequently, the reaction liquid from which platinum alumina was removed from the obtained reaction liquid was concentrated to 1.27 kg, and 6 L of n-propyl alcohol was added to this concentrate to perform recrystallization, whereby 1.08 kg of regenerated phenanthrene was obtained. Was recovered.

次に、回収した再生フェナンスレンを用いて、水素化反応を行った。すなわち、2L攪拌式オートクレーブに再生フェナンスレン100g、銅クロム触媒5g、n−プロピルアルコール600mLを仕込み、150℃、水素加圧下(4〜6MPa)で攪拌しながら22時間水素化反応を行い、反応後、得られた反応液から触媒を除去した。該反応液について、ガスクロマトグラフィー分析を行ったところ、各成分の面積比は以下の通りであった。
9,10−ジヒドロフェナンスレン(DHP):86.0%
aOHP:0.3%
OHP:1.0%
THP:5.9%
フェナンスレン(PHT):6.0%
その他:0.8%
Next, a hydrogenation reaction was performed using the recovered regenerated phenanthrene. Specifically, 100 g of regenerated phenanthrene, 5 g of copper chrome catalyst, and 600 mL of n-propyl alcohol were charged into a 2 L stirring autoclave, and the hydrogenation reaction was performed for 22 hours with stirring at 150 ° C. under hydrogen pressure (4 to 6 MPa). The catalyst was removed from the resulting reaction solution. When the reaction solution was analyzed by gas chromatography, the area ratio of each component was as follows.
9,10-dihydrophenanthrene (DHP): 86.0%
aOHP: 0.3%
OHP: 1.0%
THP: 5.9%
Phenanthrene (PHT): 6.0%
Other: 0.8%

本発明にかかる9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法は、例えば、耐熱性高分子や液晶高分子等の原料となる9,10−ジヒドロフェナンスレン−2,7−ジカルボン酸エステルを得る際の原料の製造などに好適に利用することができる。   The method for producing 9,10-dihydrophenanthrene according to the present invention provides, for example, 9,10-dihydrophenanthrene-2,7-dicarboxylic acid ester which is a raw material for heat-resistant polymers and liquid crystal polymers. It can be suitably used for the production of raw materials.

Claims (2)

水素化触媒の存在下でフェナンスレンの水素化を行う工程と、前記水素化により得られる反応液から9,10−ジヒドロフェナンスレンを分離する工程と、前記分離後の残存物に対して脱水素化触媒の存在下で脱水素化を行うことによりフェナンスレンを再生する工程と、を含み、前記再生したフェナンスレンを前記水素化の原料として再利用する、9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法。   A step of hydrogenating phenanthrene in the presence of a hydrogenation catalyst, a step of separating 9,10-dihydrophenanthrene from the reaction solution obtained by the hydrogenation, and dehydrogenating the residue after the separation And regenerating phenanthrene by dehydrogenation in the presence of a hydrogenation catalyst, wherein the regenerated phenanthrene is reused as a raw material for the hydrogenation, and a method for producing 9,10-dihydrophenanthrene. 9,10−ジヒドロフェナンスレンの分離工程は、前記反応液を分留してその一部の分留液から結晶化により9,10−ジヒドロフェナンスレンを得るようにし、かつ、前記脱水素化に供する残存物は、前記結晶化に供さなかった全ての分留液と前記結晶化後に得られた母液とからなる、請求項1に記載の9,10−ジヒドロフェナンスレンの製造方法。   In the 9,10-dihydrophenanthrene separation step, the reaction solution is fractionated, and 9,10-dihydrophenanthrene is obtained by crystallization from a fraction of the fraction, and the dehydrogenation is performed. The method for producing 9,10-dihydrophenanthrene according to claim 1, wherein the residue to be subjected to crystallization comprises all the fractionated liquids not subjected to crystallization and the mother liquor obtained after the crystallization. .
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