JP2008044875A - アルキル置換芳香族化合物の合成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリーデルクラフツ反応により、省エネルギーかつ効率よく、アルキル置換芳香族化合物を高収率で合成する合成方法を提供する。
【解決手段】フリーデルクラフツ触媒の存在下において、芳香族化合物をアルキル化剤と反応させるアルキル置換芳香族化合物の合成方法において、フリーデルクラフツ触媒と芳香族化合物とアルキル化剤との混合溶液を調製する工程と、混合溶液に対して、マイクロ波を照射して、混合溶液を反応温度になるまで昇温させる工程と、混合溶液に対して、マイクロ波を照射して、混合溶液を反応温度に保持する工程とを含むことを特徴とするアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルキル置換芳香族化合物の合成方法に係り、特に、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成する合成方法に関する。

アルキル置換芳香族化合物のうち、特に、３−イソプロピル−５−メチルフェノールは、防腐剤、殺菌剤、香料、医薬品等の中間体として有用な物質であり、その異性体であるチモール（５−メチル−２−イソプロピルフェノール）やビオゾール（３−メチル−４−イソプロピルフェノール）も医薬、農薬の原料や中間として用いられる。

３−イソプロピル−５−メチルフェノールは、古くからフリーデルクラフツ反応により合成できることが知られている。フリーデルクラフツ反応とは、芳香族化合物の芳香環にアルキル基を導入する際に利用される求電子芳香族置換反応である。ここで、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを、このフリーデルクラフツ反応を用いて合成するにあたっては、触媒量の塩化アルミニウムの存在下、ｍ−クレゾールと塩化イソプロピルを反応させる。

例えば、特許文献１には、フリーデルクラフツ反応の一例として、トリメタクレジルホスフェートを原料として、塩化アルミニウム触媒の存在下で、イソプロピル化剤と反応させて３−イソプロピル−４−メチルフェノールを加水分解することにより、少ない触媒量で、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成することができることが開示されている。

ところで、従来の３−イソプロピル−５−メチルフェノールの合成方法では、その収率を高めるため、反応系をオイルバス加熱やジャケット加熱のように反応槽外部からの熱伝導により、１日以上の長時間にわたって反応させるようにしていた。
特開昭６２−１００２９号公報

しかしながら、フリーデルクラフツ反応を用いて、高収率にて、アルキル置換芳香族化合物、特に、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成する上記のような合成方法は、多大なエネルギーと時間を必要とし、効率が悪いという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上記従来技術の問題点を改善し、フリーデルクラフツ反応により、省エネルギーかつ効率よく、アルキル置換芳香族化合物を高収率で合成する合成方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、フリーデルクラフツ触媒の存在下において、芳香族化合物をアルキル化剤と反応させるアルキル置換芳香族化合物の合成方法において、フリーデルクラフツ触媒と芳香族化合物とアルキル化剤との混合溶液を調製する工程と、混合溶液に対して、マイクロ波を照射して、混合溶液を反応温度になるまで昇温させる工程と、混合溶液に対して、マイクロ波を照射して、混合溶液を反応温度に保持する工程とを含むことを特徴とするアルキル置換芳香族化合物の合成方法である。

請求項１記載の発明に係るアルキル置換芳香族化合物の合成方法においては、フリーデルクラフツ触媒を含む芳香族化合物とアルキル化剤の混合溶液にマイクロ波を照射している。マイクロ波は、一般に、誘電損失の大きい物質にあたると、その物質を構成する分子の摩擦によって熱エネルギーに変化して減衰するという特性を有する。このため、請求項１記載の発明に係る合成方法によれば、被加熱体である上記混合溶液にマイクロ波を照射することから、誘電損失の大きい被加熱体自身が直接発熱体となり、従来のオイルバス加熱やジャケット加熱のように外部からの熱伝導に頼る伝熱方式に比べて高速かつ高効率に加熱を行うことができるようになるとともに、被加熱体のみを選択的かつ集中的に加熱することができる。そのため、被加熱体である反応原料及び触媒の周囲に局所的に熱エネルギーが加えられ温度が上昇するヒートスポット現象により、反応が局所的かつ迅速に進行する。また、アルキル置換芳香族化合物（例えば３−イソプロピル−５−メチルフェノール）を、本発明のようにマイクロ波を使用して合成する場合、反応温度に上昇させた時点の収率において、従来のオイルバス加熱やジャケット加熱を使用した収率よりも高くなる傾向がある。このことは、マイクロ波加熱とオイルバス加熱（又はジャケット加熱）との違いは、単なる加熱方法の違いではなく、マイクロ波特有の効果を発揮していることが予想される。この結果、省エネルギーかつ効率よくアルキル置換芳香族化合物を高収率で合成することができるようになる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、フリーデルクラフツ触媒はハロゲン化金属触媒、酸触媒、ルイス酸触媒、酸化金属触媒よりなる群から選ばれるいずれかであり、芳香族化合物はｍ−クレゾール、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ブチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、イソプロピルキシレン、エチルトルエン、ジエチルトルエン、イソブチルトルエン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ナフタレン、フェノール、クレゾールよりなる群から選ばれるいずれかであり、かつ、アルキル化剤はオレフィン、ハロゲン化アルキル、アルコール、エーテルよりなる群から選ばれるいずれかであるものである。

請求項２記載の発明は、好ましい反応原料及び触媒の種類を規定したものであり、フリーデルクラフツ反応を速やかに進行させて、省エネルギーかつ効率よくアルキル置換芳香族化合物を高収率で合成できるようにするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、マイクロ波は周波数が１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚであるものである。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の反応原料及び触媒を用いてフリーデルクラフツ反応によりアルキル置換芳香族化合物を合成する場合に照射するマイクロ波の好ましい周波数を規定するものであり、フリーデルクラフツ反応を速やかに進行させて、省エネルギーかつ効率よくアルキル置換芳香族化合物を高収率で合成できるようにするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、フリーデルクラフツ触媒は塩化アルミニウムであり、芳香族化合物はｍ−クレゾールであり、かつ、アルキル化剤は塩化イソプロピルであるものである。

請求項４記載の発明は、フリーデルクラフツ反応により３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成する場合に必要となる反応原料及び触媒を規定するものであり、フリーデルクラフツ反応を速やかに進行させて、省エネルギーかつ効率よくアルキル置換芳香族化合物を高収率で合成できるようにするものである。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明において、フリーデルクラフツ触媒はｍ−クレゾールの混合比率を１ molとした場合に、０．９〜２．１ molであり、かつ、アルキル化剤はｍ−クレゾールの混合比率を１ molとした場合に、０．９〜２．２ molであるものである。

請求項５記載の発明は、フリーデルクラフツ反応により３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成する場合の好ましい反応原料及び触媒の混合比率を規定したものであり、フリーデルクラフツ反応により、省エネルギーかつ効率よく３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高収率で合成できるようにするものである。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５の発明において、反応温度は８０〜１２０℃であり、かつ、当該反応温度に保持する時間は０〜６０分（１時間）であるものである。

請求項６記載の発明は、フリーデルクラフツ反応により３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成する場合の好ましい反応温度及び保持時間を規定するものであり、フリーデルクラフツ反応により、省エネルギーかつ効率よく３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高収率で合成できるようにするものである。また、保持時間の０〜６０分（１時間）の下限を０としたのは、前述したように、マイクロ波加熱の場合には、反応温度に上昇させた時点の収率において、従来のオイルバス加熱やジャケット加熱を使用した収率よりも高くなる傾向があり、本発明の目的である高収率を得ることができるからである。

以上説明したように、本発明によれば、フリーデルクラフツ触媒を含む芳香族化合物とアルキル化剤の混合物に対して、マイクロ波を照射しながら、フリーデルクラフツ反応を行うことで、省エネルギーかつ効率的にアルキル置換芳香族化合物を高収率で合成することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に係るアルキル置換芳香族化合物の合成方法は、まず、フリーデルクラフツ触媒と芳香族化合物とアルキル化剤との混合溶液を調製する。そして、当該混合溶液に対してマイクロ波を照射しながら、混合溶液の温度が反応温度になるまで昇温し、その後、当該混合溶液に対してマイクロ波を断続的に照射しながら、当該混合溶液の温度を反応温度に維持するようにする。

ここで、本発明におけるフリーデルクラフツ触媒としては、ハロゲン化金属触媒、酸触媒、ルイス酸触媒、酸化金属触媒よりなる群から選ばれるいずれかであることが好ましい。

なお、ハロゲン化金属触媒としては、ＡｌＣｌ_３（塩化アルミニウム）、ＺｎＣｌ_２（塩化亜鉛）、ＢＦ_３（ボロン）、ＴｉＣｌ_４（塩化チタン）、ＦｅＣｌ_３（塩化鉄）、ＳｎＣｌ_４（塩化錫）、ＺｒＣｌ_４（塩化ジルコニア）、ＴａＣｌ_５、ＣｂＣｌ_５、ＡｌＢｒ_３、ＵＣｌ_４、ＷＣｌ_６、ＢｅＣｌ_２、ＳｂＣｌ_５、ＨｇＣｌ_２、ＣｕＣｌ_２、ＢｉＣｌ_３、ＡｓＦ_３等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

また、酸触媒としては、Ｈ_２ＳＯ_４（硫酸）、ｐ−トルエンスルホン酸、ＨＦ（フッ酸）、ＨＣｌ（塩酸）、Ｈ_３ＰＯ_４（リン酸）等よりなる群から選ばれるいずれかであることが好ましい。

ルイス酸触媒としては、金属トリフラート（（ＣＦ_３ＳＯ_３）_３Ｍ，Ｍは金属元素）から選ばれるいずれかを用いることが望ましい。

さらに、酸化金属触媒としては、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）、ＳｉＯ_２（シリカ）、Ｐ_２Ｏ_５、Ｖ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、ポリ酸等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

本発明における芳香族化合物としては、ｍ−クレゾール、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ブチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、イソプロピルキシレン、エチルトルエン、ジエチルトルエン、イソブチルトルエン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ナフタレン、フェノール、クレゾール等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

本発明におけるアルキル化剤としては、オレフィン、ハロゲン化アルキル、アルコール、エーテルよりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

なお、オレフィンとしては、エチレン、プロペン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、メチルブテン、ヘキセン、メチルペンテン、ヘプテン、オクテン、ドデセン、ポリプロペン、アニリン、スチレン、シクロヘキセン、シクロペンテン、α―ピネン、ブチルシクロヘキセン、メチルシクロヘキセン等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

また、ハロゲン化アルキルとしては、塩化イソプロピル、トリクロロメタン（クロロホルム）、テトラクロロメタン（四塩化炭素）、ジクロロエタン、テトラクロロエテン（テトレクロロエチレン）、ジクロロエテン（ジクロロエチレン）、トリクロロエテン（トリクロロエチレン）、トリクロロプロペン、ジクロロプロパン、テトラクロロエタン、ヘキサクロロエタン（ペルクロルエタン）、ジクロロメタン（塩化メチレン）、１，２−ジブロモ−２−メチルプロパン、２，３−ジブロモ−２−メチルプロペン、１，２−ジブロモ−プロペン、１，３−ジクロロ−ブタン等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

さらに、アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、２−メチル−２−プロパノール、２−メチル−２−ブタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、フルオロメタノール、シクロブチルメタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、ベンジルアルコール、２−メチル−２−ヘキサノール、２−メチル−２−ヘプタノール等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

さらにまた、エーテルとしては、メチルエーテル、エチルエーテル、ｎ−プロピルエーテル、イソプロピルエーテル、イソプロピルフェニルエーテル、ベンジルメチルエーテル、ｓ−ブチルメチルエーテル、トリメチレンオキサイド、イソブテンオキサイド等よりなる群から選ばれるいずれかを用いることが好ましい。

本発明に係る合成方法においては、反応原料である芳香族化合物及びアルキル化剤とフリーデルクラフツ触媒の混合溶液にマイクロ波を照射する。

マイクロ波については厳密な定義はないが、周波数が３００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの電磁波のことをいい、放送、通信、気象観測、航法、測距、加熱など様々な分野に利用されている。加熱用途としては、国内では２４５０ＭＨｚの周波数のものが多く使用される。また、電波法により定められている使用可能な周波数帯は、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ）周波数帯と呼ばれ、２４５０±５０ＭＨｚ、５８００±７５ＭＨｚ、又は、２４１２５±１２５ＭＨｚである。なお、９１５±２５ＭＨｚは、西半球のみで許可されており、日本では使用できない。しかし、電波法６５条に定められている制限値を守れば、ＩＳＭ周波数帯以外の周波数も利用できる。

本発明に係る合成方法において用いられるマイクロ波は、１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚであることが好ましい。

ここで、マイクロ波を用いた物体の加熱の原理を、以下に説明する。

マイクロ波を物体に照射すると、マイクロ波は、反射・透過・吸収の現象を起こす。反射は、一般にマイクロ波を金属に照射した場合に起こり、この場合には、マイクロ波による加熱の作用が生じない。透過は、マイクロ波を誘電損失の小さい物質（例えば、ポリエチレン等のプラスチック類やガラス、陶器等）に照射した場合に起こり、この場合には、マイクロ波はエネルギーを損失せずにこの物質を通過することから、マイクロ波による加熱の作用は生じない。なお、誘電損失とは、誘電体に交流電場を加えると分子内に存在する双極子の振動が電場に追随できなくなり、摩擦を生じ、エネルギーが熱として損失する現象をいう。吸収は、マイクロ波を誘電損失の大きい物質（例えば、水等）に照射した場合に起こり、この場合には、マイクロ波の有する電気エネルギーは分子摩擦によって熱エネルギーに変わり、マイクロ波の強度は急速に減衰される。

マイクロ波を利用した加熱方式には、以下のような特徴がある。まず、第一に、マイクロ波を被加熱物に照射すると、マイクロ波の電気エネルギーを吸収した被加熱物自身が発熱する（以下、単に「内部加熱」という）ため、外部からの熱伝導に頼る外部加熱方式に比べて、被加熱物を高速に加熱することができる。第二に、マイクロ波を被加熱物に照射すると、被加熱物自身が直接発熱体となるため、外部加熱方式に比べて、被加熱体の周囲を局所的かつ迅速に加熱することができる。第三に、マイクロ波を被加熱体に照射すると、加熱しようとするもの（すなわち、誘電損失が大きい物質）以外は加熱しないので、被加熱体のみを局所的に加熱する選択加熱が可能になる。

マイクロ波の照射方法としては、マルチモードとシングルモードがあり、本発明においては、いずれのモードにおいてもマイクロ波の照射を行うことが可能である。

以上説明した本発明に係るアルキル置換芳香族化合物の合成方法によれば、被加熱体である反応原料としての芳香族化合物及びアルキル化剤及びフリーデルクラフツ触媒の周囲に局所的に熱エネルギーが加えられ温度が上昇するヒートスポット現象により、反応が局所的かつ迅速に進行する。この結果、反応原料及び触媒を含む反応系にマイクロ波を照射することにより、省エネルギーかつ効率よくアルキル置換芳香族化合物を高収率で合成することができるようになる。

以下に、本発明に係るアルキル置換芳香族化合物の合成方法を用いて、３−イソプロピル−５−メチルフェノール合成する実施の形態について具体的に説明する。

本実施の形態においては、まず、反応原料である芳香族化合物としてのｍ−クレゾール及びアルキル化剤としての塩化イソプロピルとフリーデルクラフツ触媒としての塩化アルミニウムとの混合溶液を調製する。そして、当該混合溶液に対してマイクロ波を照射しながら、混合溶液の温度が反応温度になるまで昇温し、その後、当該混合溶液に対してマイクロ波を断続的に照射しながら、当該混合溶液の温度を反応温度に維持し、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを合成する。

本実施の形態における合成方法において、塩化アルミニウムの混合比率は、ｍ−クレゾールの混合比率を１ ｍｏｌとした場合に０．９〜２．１ｍｏｌであることが好ましい。一方、塩化イソプロピルの混合比率は、ｍ−クレゾールの混合比率を１ ｍｏｌとした場合に０．９〜２．２ ｍｏｌであることが好ましい。

さらに、上記混合溶液に対して照射するマイクロ波の周波数は、上述した範囲の周波数（１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚ）であることが好ましい。より好ましくは、２４５０ＭＨｚである。日本国内で一般に用いられ経済的に有利なマイクロ波の周波数帯だからである。

さらにまた、マイクロ波を照射して上記混合溶液の加熱を行う際の反応温度とは、８０〜１２０℃であることが好ましい。その理由としては、８０℃未満だと、反応が十分に進行せず、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が悪いからであり、一方、１２０℃超だと、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が飛躍的に上昇するわけでもなく、省エネルギーの観点からも望ましくないからである。より好ましくは、１００℃である。

加えて、前記混合溶液を前記反応温度にて保持すべき時間は、０〜６０分（１時間）であることが好ましい。反応を十分に進行させ、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高収率で得るために十分な反応時間だからである。より好ましくは３０分（０．５時間）である。

以上説明した本実施の形態に係る３−イソプロピル−５−メチルフェノールの合成方法によれば、被加熱体である反応原料としてのｍ−クレゾール及び塩化イソプロピル及び触媒としての塩化アルミニウムの周囲に局所的に熱エネルギーが加えられ温度が上昇するヒートスポット現象により、反応が局所的かつ迅速に進行する。この結果、ｍ−クレゾールと塩化イソプロピルと塩化アルミニウムを含む混合溶液にマイクロ波を照射することにより、省エネルギーかつ効率よく３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高収率で合成することができるようになる。

以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例１）
図１に示すようなマイクロ波化学合成装置１（四国計測工業製マイクロリアクタ、最大出力７７０Ｗ）のアプリケータ２の内部に、図２に示すような還流管３を付けた３つ口の丸底フラスコ５を設置した。マイクロ波化学合成装置１のアプリケータ２には、操作部３が電気的に接続されている。実験者は、操作部３を操作することにより、マイクロ波化学合成装置１の発するマイクロ波の出力を調節できるようになっている。そして、丸底フラスコ５内に、反応原料としてのｍ−クレゾール１０．８３ｇ（０．１ｍｏｌ）と塩化イソプロピル１５．７０ｇ（０．２ｍｏｌ）、及び触媒としての塩化アルミニウム１３．５８ｇ（０．１ｍｏｌ）からなる混合溶液６を調製した。

なお、丸底フラスコ５の内部の混合溶液６の温度は、温度計７を用いて測定できるようになっている。また、丸底フラスコ５の内部の混合溶液６には、攪拌子８が入れられており、この攪拌子８により混合溶液６は、反応の最中において常に十分に混ぜ合わせられるようになっている。

次に、この混合溶液６を攪拌子８で攪拌しながら、２４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射して、２℃／分の温度上昇率を維持しながら、混合溶液６の温度が１００℃になるように昇温を行った。その後、マイクロ波の出力をＰＩＤ制御により制御して、混合溶液６の温度を１００℃で３０分間（０．５時間）保持し、反応を行った。反応は、以下に示す化学反応に基づき進行する。即ち、当該化学反応においては、まず、ｍ−クレゾールと塩化イソプロピルが反応し、初期の段階で、３−メチル−４−イソプロピルフェノール（ビオゾール）と５−メチル−２−イソプロピルフェノール（チモール）と５−メチル−２，４−ジイソプロピルフェノールの中間体が生成され、その後、３−イソプロピル−５−メチルフェノールに転移・集約していくという反応過程をたどる。

反応終了後、図３に示すように、丸底フラスコ５を氷冷しながら、塩酸４Ｎ約９０ｍＬを注入して反応を終了した。その後、反応物を適量のエーテルで抽出し、分液ロートで有機層を分離後、水で中性になるまで洗浄した。その後、有機層に適量の硫酸マグネシウムを入れ、３０分間（０．５時間）に亘って静置した後、脱水を行った。そして、硫酸マグネシウムを入れた液をろ紙でろ過した後、エバポレータで乾燥させた。

得られた液に対して、ＮＭＲ測定を行い生成物を同定するとともに、高速液体クロマトグラフィーを行い定量した。３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率は６２％であった。

（実施例２）
フリーデルクラフツ触媒である塩化アルミニウムの添加量が、１２．２２ｇ（０．０９ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例３）
フリーデルクラフツ触媒である塩化アルミニウムの添加量が、１４．９４ｇ（０．１１ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例４）
フリーデルクラフツ触媒である塩化アルミニウムの添加量が、１６．３０ｇ（０．１２ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例５）
フリーデルクラフツ触媒である塩化アルミニウムの添加量が、２０．３７ｇ（０．１５ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例６）
２４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射して、２℃／分の温度上昇率を維持しながら、混合溶液６の温度が８０℃になるように昇温を行った。その後、マイクロ波の出力をＰＩＤ制御により制御して、混合溶液６の温度を８０℃で３０分間（０．５時間）保持し、反応を行った以外は、実施例１と同様の条件である。

（実施例７）
２４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射して、２℃／分の温度上昇率を維持しながら、混合溶液６の温度が１２０℃になるように昇温を行った。その後、マイクロ波の出力をＰＩＤ制御により制御して、混合溶液６の温度を１２０℃で３０分間（０．５時間）保持し、反応を行った以外は、実施例１と同様の条件である。

（実施例８）
アルキル化剤である塩化イソプロピルの添加量が、７．８５ｇ（０．１ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例９）
アルキル化剤である塩化イソプロピルの添加量が、１１．７８ｇ（０．１５ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例１０）
アルキル化剤である塩化イソプロピルの添加量が、２３．５５ｇ（０．３ｍｏｌ）である条件以外は、実施例１と同様である。

（実施例１１）
２４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射して、２℃／分の温度上昇率を維持しながら、混合溶液６の温度が１００℃になるように昇温を行った。その後、すぐにマイクロ波の照射を終了した以外は、実施例１と同様の条件である。

（比較例１）
還流管を付けた３つ口の丸底フラスコを、オイルバス内に設置した。そして、丸底フラスコ内に、実施例１と同様の混合溶液を調製した。次に、この混合溶液を攪拌子で攪拌しながら、オイルバスにより加熱して、２℃／分の温度上量率で、混合溶液の温度が１００℃になるように昇温を行った。その後、混合溶液の温度を１００℃で３０分間（０．５時間）保持し、反応を行った。反応終了後、実施例１と同様の処理を行った。３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率は２２％であった。

（比較例２）
還流管を付けた３つ口丸底フラスコを、オイルバス内に設置した。そして、丸底フラスコ内に、実施例１と同様の混合溶液を調製した。次に、この混合溶液を攪拌子で攪拌しながら、オイルバスにより加熱して、２℃／分の温度上量率で、混合溶液の温度が１００℃になるように昇温を行った。その後、混合溶液の温度を１００℃で２４時間保持し、反応を行った。反応終了後、実施例１と同様の処理を行った。３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率は６４％であった。

（まとめ）
以上の実験より得られた分析結果を表１にまとめた。

〈３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率と反応時間と消費電力との関係〉
比較例１のオイルバスによる加熱方式では、反応時間が３０分間（０．５時間）の場合において、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が２２％であった。これに対して、実施例１のマイクロ波を照射する加熱方式では、反応時間が３０分間（０．５時間）の場合においても、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が６２％であった。この結果は、比較例２が示すように、オイルバスによる加熱方式を用いた場合において、反応時間を２４時間とした場合と同様の収率である。

以上からわかるように、３−イソプロピル−５−メチルフェノールをフリーデルクラフツ反応により合成する場合において、マイクロ波を反応系に照射する加熱方式を採用することにより、オイルバスによる加熱方式を採用する際と同等の収率を得るのに要する反応時間は１／２０、かつ、消費電力も約１／１５で済むことがわかった。

〈３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率と塩化アルミニウムの添加量との関係〉
実施例１〜３が示すように、塩化アルミニウムの添加量が、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で０．９〜１．１である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が４７％以上の高収率であることがわかる。また、実施例４及び５が示すように、塩化アルミニウムの添加量が、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で１．２又は１．５である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が３４％の低収率であることがわかる。

したがって、塩化アルミニウムの添加量は、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で０．９〜１．１である場合に、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高い収率で得られることがわかる。

〈３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率と塩化イソプロピルの添加量との関係〉
実施例１が示すように、塩化イソプロピルの添加量が、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で２である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が６２％の高収率であることがわかる。また、実施例１０が示すように、塩化イソプロピルの添加量が、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で３である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が５３％の高収率であることがわかる。一方、実施例８及び９が示すように、塩化イソプロピルの添加量が、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で１又は１．５である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が４０％台にとどまることがわかる。

塩化イソプロピルの添加量は、ｍ−クレゾールの添加量を１として、ｍｏｌ比で２以上である場合に、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高い収率で得られるが、副生成物である２，４−ジイソプロピル−５−メチルフェノールが生成されてくるため、塩化イソプロピルの添加量が１．９〜２．１である場合が望ましい。

〈３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率と反応温度との関係〉
実施例１が示すように、反応温度が１００℃である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が６２％の高収率であることがわかる。また、実施例７が示すように、反応温度が１２０℃である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が５２％の高収率であることがわかる。一方、実施例６が示すように、反応温度が８０℃である場合には、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が２２％の低収率であることがわかる。

したがって、反応温度は８０℃以上である場合に、３−イソプロピル−５−メチルフェノールを高い収率で得られることがわかる。

〈３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率と反応時間との関係〉
実施例１１が示すように、反応時間が０分である場合、即ちマイクロ波による昇温を行っただけで、既に３−イソプロピル−５−メチルフェノールの収率が４９％の高収率であることがわかる。

したがって、マイクロ波を照射するだけで、３−イソプロピル−５−メチルフェノールの生成反応がかなり進行することがわかる。

マイクロ波化学合成装置の全体構造を示す概略図 マイクロ波化学合成装置のアプリケータの内部構造を示す概略図 合成反応後の処理方法を示す概略図

符号の説明

１…マイクロ波化学合成装置、２…アプリケータ、３…操作部、４…還流管、５…丸底フラスコ、６…混合溶液、７…温度計、８…攪拌子

Claims (6)

1. フリーデルクラフツ触媒の存在下において、芳香族化合物をアルキル化剤と反応させるアルキル置換芳香族化合物の合成方法において、
   前記フリーデルクラフツ触媒と芳香族化合物とアルキル化剤との混合溶液を調製する工程と、
   前記混合溶液に対して、マイクロ波を照射して、当該混合溶液を反応温度になるまで昇温させる工程と、
   前記混合溶液に対して、マイクロ波を照射して、当該混合溶液を前記反応温度に保持する工程と、
   を含むことを特徴とするアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
2. 前記フリーデルクラフツ触媒はハロゲン化金属触媒、酸触媒、ルイス酸触媒、酸化金属触媒よりなる群から選ばれるいずれかであり、前記芳香族化合物はｍ−クレゾール、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ブチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、イソプロピルキシレン、エチルトルエン、ジエチルトルエン、イソブチルトルエン、クメン、シメン、シクロヘキシルベンゼン、ナフタレン、フェノール、クレゾールよりなる群から選ばれるいずれかであり、かつ、前記アルキル化剤はオレフィン、ハロゲン化アルキル、アルコール、エーテルよりなる群から選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
3. 前記マイクロ波は周波数が１ＭＨｚ〜１００ＧＨｚであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
4. 前記フリーデルクラフツ触媒は塩化アルミニウムであり、前記芳香族化合物はｍ−クレゾールであり、かつ、前記アルキル化剤は塩化イソプロピルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
5. 前記フリーデルクラフツ触媒は前記ｍ−クレゾールの混合比率を１ molとした場合に、０．９〜２．１ molであり、かつ、前記アルキル化剤は前記ｍ−クレゾールの混合比率を１ molとした場合に、０．９〜２．２ molであることを特徴とする請求項４に記載のアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
6. 前記反応温度は８０〜１２０℃であり、かつ、前記反応温度に保持する時間は０〜６０分であることを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載のアルキル置換芳香族化合物の合成方法。
   

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