JP2557598B2 - カテコール類の製法 - Google Patents

カテコール類の製法

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカテコール類の製法に関
するものであり、詳しくは、2−ハロゲノフェノールを
加水分解することによりカテコール類を製造する方法の
改良に関するものである。
【0002】
【従来技術】2−ハロゲノフェノール類を酸化銅触媒の
存在下、苛性アルカリ水溶液中で加水分解することによ
り、対応するカテコール類を製造する方法は公知であ
る。例えば、農薬の中間体としてベンゾフラノールを下
記反応により合成する場合、前段反応では、2−アルケ
ニル−6−クロロフェノールを加水分解してアルケニル
カテコールを得る必要がある。
【0003】
【化1】
【0004】しかしながら、この加水分解反応において
は、反応率が低いため得られる反応混合物中には多量の
未反応フェノール類が含有される。従って、反応混合物
から未反応フェノール類と目的生成物であるカテコール
類を分離、回収する必要があるが、フェノール類とカテ
コール類との分離は両者の性質が類似するため難しい。
【0005】そこで、以前に本出願人は、この混合物を
多量のアルカリ金属化合物を含有する水と水不溶性有機
溶媒からなる混合溶媒中で攪拌処理し、フェノール類と
カテコール類とを分離する方法を提案した(特開昭62
−164639号)。要するに、フェノール類を有機相
に抽出し、一方、カテコール類を水相に抽出することに
より、カテコール類を主として含む水相を得、これを酸
析することにより目的とするカテコール類を回収しよう
とするものである。
【0006】ところが、上記水相中のカテコール類を十
分回収するためには酸析のpHを低くすることが必要で
あるが、例えば、pHを2未満と低くした場合には、カ
テコール類の一部が分解を起こすと言う問題点があっ
た。そのため、カテコール類の回収率は低下するもの
の、比較的高いpHで酸析せざるを得なかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
み、上述の抽出により得た水相の酸析pHを高くして
も、その後の酸析母液中に残存するカテコール類を簡単
に回収することのできる工業的有利なプロセスを提供す
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記目的を
達成するために鋭意検討を行った結果、前記酸析母液を
特定条件下にて更に水不溶性有機溶媒で抽出し、残存す
るカテコール類を回収するプロセスを組むことにより本
発明の目的が達成されることを見い出した。すなわち、
本発明の要旨は、2−ハロゲノフェノール類を酸化銅触
媒の存在下、苛性アルカリ水溶液中で加水分解反応させ
て得たカテコール類を含有する反応混合物を、 該混合物中に含有される前記フェノール類及び前記
カテコール類の総モル量以上の苛性アルカリの存在下、
水不溶性有機溶媒と接触させ未反応の前記フェノール類
を該有機溶媒相に移行させ、次いで、水相と有機溶媒相
を分液する第1抽出工程、 第1抽出工程で得た水相に酸を加えpH2〜4とし
前記カテコール類を析出させ、次いで、この析出した油
相を分離、回収する酸析工程、 酸析工程からの母液(水相)をpH2未満の酸性
下、水不溶性有機溶媒と接触させ残留するカテコール類
を該有機溶媒相に移行させ、次いで、水相と有機溶媒相
を分液する第2抽出工程、 第2抽出工程で得た有機溶媒相を第1抽出工程の水
不溶性有機溶媒として再使用する循環工程により順次処
理することを特徴とするカテコール類の製法に存する。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
は2−ハロゲノフェノール類を酸化銅触媒の存在下、苛
性アルカリ水溶液中で加水分解反応させるが、本発明で
対象となる2−ハロゲノフェノール類としては、通常、
下記一般式
【0010】
【化2】
【0011】(式中、R1 は水素原子、アルキル基、ア
ルケニル基、アラルキル基等を表わし、Xはハロゲン原
子を表す)で示されるフェノール類が挙げられる。この
一般式におけるXで表されるハロゲン原子としては、通
常、塩素原子が好ましい。これら化合物の望ましい具体
例としては、2−クロロフェノール、2−イソブテニル
−6−クロロフェノール、2−ブテニル−6−クロロフ
ェノール、2−(2−メチル−1−ブテニル)−6−ク
ロロフェノール、2−(2−エチル−1−ブテニル)−
6−クロロフェノールなどが挙げられる。
【0012】本発明で用いる酸化銅触媒としては、酸化
第一銅又は酸化第二銅のいずれでもよいが、通常、酸化
第一銅が好ましい。酸化銅触媒の使用量は通常、原料フ
ェノール類に対してCuとして、0.005〜1モル
倍、好ましくは0.05〜0.3モル倍である。一方、
苛性アルカリとしては通常、苛性ソーダ又は苛性カリが
使用されるが、その使用量は例えば、原料フェノール類
に対して2〜8モル倍、好ましくは2〜4モル倍であ
る。苛性アルカリ水溶液の濃度は通常、0.5〜5重量
%であり、また、この水溶液の使用量は通常、原料フェ
ノール類に対して5〜100重量倍である。本発明では
必要に応じて、酸化銅触媒以外の助触媒又は界面活性剤
などの添加剤を併用しても差し支えない。
【0013】加水分解反応の温度は通常、140〜20
0℃、好ましくは150〜170℃であり、圧力は反応
混合物を液相に保持することができる圧力であればよ
く、通常、前記温度の場合には、4〜17kg/cm2
である。反応温度があまり低すぎると反応速度が遅く、
逆にあまり高すぎると反応途中で析出する金属銅が凝集
を起し均一な微粒子とならないばかりか、目的とするカ
テコール類の収率も低下するので好ましくない。また、
反応時間は通常、0.5〜5時間程度である。
【0014】なお、この加水分解反応は連続式でも、回
分式でも実施することができるが、反応器としては、通
常の攪拌槽タイプのものが使用され、連続式の場合に
は、例えば、2〜5槽の複数の反応器を用いることがで
きる。上記の加水分解反応により原料フェノール類に対
応するカテコール類が得られるが、この反応混合物中に
は生成したカテコール類とともに相当量の原料フェノー
ル類も含有される。このフェノール類とカテコール類の
混合割合は原料フェノール類の種類及び加水分解条件な
どにより異なるが、通常、カテコール類に対して0.1
5〜0.55モル倍のフェノール類が含有される。
【0015】本発明ではこの反応混合物を先ず、第1抽
出工程において、過剰の苛性アルカリの存在下、水不溶
性有機溶媒と接触させフェノール類を有機相に抽出し分
離するが、ここで用いる有機溶媒としては、例えば、ト
ルエン、ベンゼン、キシレン、プソイドキュメンなどの
芳香族炭化水素類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼ
ン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水
素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化
水素類、四塩化炭素、二塩化エチレンなどのハロゲン化
脂肪族炭化水素類、あるいはエーテル類、エステル類、
ニトリル類等が挙げられ、就中、芳香族炭化水素が好ま
しい。この有機溶媒の量は通常、水相に対して0.02
〜20重量倍である。
【0016】苛性アルカリは、通常、苛性ソーダ又は苛
性カリであり、その存在量はフェノール類及びカテコー
ル類の総モル量以上が必要であり、好ましくは1.5〜
2.5倍モルである。この条件下のときにフェノール類
を優先的に有機相に抽出することができる。この際の抽
出処理は通常、0〜100℃、好ましくは10〜90℃
の温度で実施する。抽出は混合により極めて迅速に実施
される。抽出処理は1度でも良いがフェノール並びにカ
テコールの種類と、目的とする分離度により通常、1〜
20段程度の多段処理が行なわれる。もし、多段が必要
とされる場合は、混合槽と静置槽を組合せて多段とし、
水相と有機相を向流あるいは並流で接触させて各段で抽
出、分離する混合槽と静置槽の組合せの他、塔形式で向
流接触させ、抽出する事も可能である。
【0017】こうした塔形式の抽出分離塔としては、種
々のものが知られており、特に限定されるものではない
が、RDC(Rotary Disk Contactor) あるいはカールカ
ラム等が好ましく使用される。RDCは、円筒状の構造
で、塔壁に等間隔に固定した環状のステータリングによ
って多数の隔室を作り、各隔室内にそれぞれ中心攪拌を
行なう回転円板をとりつけており、型式としては攪拌型
抽出塔である。一方、カールカラムは脈動抽出塔型式で
あり円筒状の塔内に多くの多孔板が取り付けられ、その
多孔板が上下動することにより塔内の滞留液に上下振動
を与える。両者とも通常、塔底から軽液を、塔頂から重
液をフィードし塔内で向流接触させることにより抽出を
行なう。
【0018】上述の第1抽出工程処理により、原料フェ
ノール類を主として含む有機溶媒相と生成カテコール類
を主として含む水相とを分液回収する。なお、加水分解
反応で用いられた銅系触媒は殆んどが水相中に含有され
る。次に、水相に酸を加え生成カテコール類を酸析し回
収するが、この際のpHは2〜4である。このpHが高
すぎるとカテコール類の回収率が低くなり、逆に、低す
ぎるとカテコール類の分解が起るので好ましくない。酸
析に用いる酸としては、通常、塩酸、硫酸、燐酸、硝酸
などの無機酸が挙げられ、なかでも塩酸が好ましい。ま
た、酸析温度は通常、60〜90℃である。酸析混合物
は水相中に油相が分散した混合物であるが、常法に従っ
て分液され、目的生成物であるカテコール類を回収する
ことができる。
【0019】一方、本発明では、ここで得た酸析母液を
特定条件下、第2抽出工程において、更に水不溶性有機
溶媒により抽出することにより、酸析母液中に残留する
カテコール類を回収することを必須の要件とする。すな
わち、第1抽出工程ではカテコール類をアルカリ性条件
下で水相より回収したが、第2抽出工程では酸性条件下
でカテコール類を有機相より回収するのである。従っ
て、第2抽出工程に水相として供給する酸析母液のpH
は2未満、望ましくは1.5未満に調整する必要があ
り、このpHが高い場合には、有機相へのカテコール類
の抽出を効果的に行なうことは難しい。ここでpH調整
に用いられる酸としては、上記酸析工程と同様な酸が挙
げられ、通常、塩酸が好ましい。一方、水不溶性有機溶
媒としては、第1抽出工程の有機溶媒例と同種なものが
挙げられるが、通常、第1抽出工程で用いたものと同じ
ものを用いるのがプロセス管理上好ましい。また、有機
溶媒の使用量などは第1抽出工程と同程度でよい。
【0020】上記第2抽出工程処理により、カテコール
類を含む有機相が分液回収されるが、本発明では、この
有機相を第1抽出工程に循環し再使用することを要件と
する。要するに、第2抽出工程で得られた残留カテコー
ルを含む有機相を、第1抽出工程に循環し、再使用する
ことにより、残留カテコールを水相に移行させることが
でき、カテコール類をより効率よく回収することができ
るのである。
【0021】一方、第2抽出工程からの水相には苛性ア
ルカリを加え、水相中に溶存する銅成分を酸化銅として
回収するのが望ましい。すなわち、この水相中には、加
水分解反応の触媒として使用した銅成分が通常、100
0〜7000ppm程度溶解しているが、これに苛性ア
ルカリを添加することにより沈殿する酸化銅は前記の加
水分解反応の触媒として、そのまま再使用しても、新触
媒とほぼ同レベルの触媒性能を発揮することができるの
である。従って、本発明においては、ここで回収した酸
化銅を加水分解反応の触媒として再使用するのが好まし
い。
【0022】アルカリ処理に用いる苛性アルカリは、通
常、苛性ソーダ又は苛性カリであり、その使用量は通
常、水相のpHが8〜12、好ましくは9〜11となる
まで苛性アルカリを添加するのが望ましい。また、この
際の処理温度は例えば、20〜80℃である。アルカリ
処理により生成した酸化銅の沈殿は固液分離後、必要に
応じて、洗浄した後、加水分解反応工程に循環される。
【0023】なお、第1抽出工程からの有機相は通常、
蒸留によってフェノール類と水不溶性有機溶媒とに分
離、回収する。そして、これら各成分は有効に循環し再
使用することができる。
【0024】
【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。 〔加水分解反応工程〕1リットルのSUS製加圧反応器
で5%水酸化ナトリウム水溶液880gに73.04g
の2−クロロ−6−イソブテニルフェノールを溶解させ
た。次いで酸化第一銅2.86gと助触媒として2,6
−ジアミノピリジン0.1gを添加し、反応器内部を窒
素で置換した後、撹拌しながら160℃に加熱し加水分
解反応を行った。160℃で2時間反応後の反応液を液
体クロマトグラフィーで定量した結果3−イソブテニル
カテコールの収率は65.6%であった。
【0025】〔第1抽出工程〕次に反応液と同重量のベ
ンゼンを用いて2−クロロ−6−イソブテニルフェノー
ルをベンゼン相へ、3−イソブテニルカテコールを水相
へ分離する抽出処理を行った。抽出処理は混合槽と静置
槽を組合せて5段向流で行い、各段の混合槽は60℃,
30分の混合時間、静置槽は60℃,30分の静置時間
であった。
【0026】〔酸析工程〕次に分離した水相942.6
gを2リットルセパラブルフラスコで75℃に加熱しな
がら25%塩酸86.4gを30分かかって添加し、p
H=3.0で3−イソブテニルカテコールを酸析した。
酸析後75℃にて60分間静置し、3−イソブテニルカ
テコール34.09gを含む酸析油相52.45gと母
液(水相)に分液した。
【0027】〔第2抽出工程〕次に母液に残留する3−
イソブテニルカテコールを回収する為に3リットルセパ
ラブルフラスコに母液976.55g,25%塩酸3.
7g,ベンゼン956gを仕込み60℃,30分間,p
H=1.0で撹拌混合後60℃,30分間静置して分液
した。抽出に使用したベンゼンは第1抽出工程からの有
機相を蒸留して得た回収ベンゼンであり第2抽出工程後
の有機相は第1抽出工程に循環し再使用する。
【0028】〔アルカリ処理〕次に第2抽出工程で分液
した水相973.86gと25%水酸化ナトリウムとを
50℃,30分間,pH=10で撹拌混合して析出した
沈澱を濾過した。得られた結晶2.63gはX線分析の
結果酸化第一銅であり最初の加水分解反応に添加した量
の92%の回収率であった。
【0029】〔回収酸化第一銅触媒の反応評価〕1リッ
トルのSUS製加圧反応器で5%水酸化ナトリウム水溶
液800gに66.40gの2−クロロ−6−イソブテ
ニルフェノールを溶解させた。次いで回収した酸化第一
銅2.60gと助触媒として2,6−ジアミノピリジン
0.91gを添加し、反応器内部を窒素で置換した後、
撹拌しながら160℃に加熱し加水分解反応を行った。
160℃で2時間反応後の反応液を液体クロマトグラフ
ィーで定量した結果3−イソブテニルカテコールの収率
は65.2%であり新触媒とほぼ同じ触媒性能であっ
た。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、カテコール類を高収率
で得る事ができる。さらに、本プロセスの過程で用いる
触媒、溶媒を再循環させて再使用することができるの
で、産業的意義は多大である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 39/19 9155−4H C07C 39/19 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2−ハロゲノフェノール類を酸化銅触媒
    の存在下、苛性アルカリ水溶液中で加水分解反応させて
    得たカテコール類を含有する反応混合物を、 該混合物中に含有される前記フェノール類及び前記
    カテコール類の総モル量以上の苛性アルカリの存在下、
    水不溶性有機溶媒と接触させ未反応の前記フェノール類
    を該有機溶媒相に移行させ、次いで、水相と有機溶媒相
    を分液する第1抽出工程、 第1抽出工程で得た水相に酸を加えpH2〜4とし
    前記カテコール類を析出させ、次いで、この析出した油
    相を分離、回収する酸析工程、 酸析工程からの母液(水相)をpH2未満の酸性
    下、水不溶性有機溶媒と接触させ残留するカテコール類
    を該有機溶媒相に移行させ、次いで、水相と有機溶媒相
    を分液する第2抽出工程、 第2抽出工程で得た有機溶媒相を第1抽出工程の水
    不溶性有機溶媒として再使用する循環工程により順次処
    理することを特徴とするカテコール類の製法。
  2. 【請求項2】 第2抽出工程で得た水相に苛性アルカリ
    を添加し溶存する銅成分を酸化銅として析出させた後、
    これを加水分解反応の触媒として再使用することを特徴
    とする請求項1記載のカテコール類の製法。
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