JP3284321B2 - Method for producing p-hydroxybenzyl alcohols - Google Patents
Method for producing p-hydroxybenzyl alcoholsInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、p-ヒドロキシベンジル
アルコール類の製造方法に関し、特にフェノール類とホ
ルムアルデヒドとを反応させてp-ヒドロキシベンジルア
ルコール類を製造する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing p-hydroxybenzyl alcohols, and more particularly to a method for producing p-hydroxybenzyl alcohols by reacting phenols with formaldehyde.
【0002】p-ヒドロキシベンジルアルコール類は医
薬、農薬、酸化防止剤などの各種有機薬品、あるいはパ
ラヒドロキシベンズアルデヒドの合成原料として、ま
た、樹脂改質剤などとして有用な化合物である。[0002] p-Hydroxybenzyl alcohols are compounds useful as various organic chemicals such as medicines, agricultural chemicals and antioxidants, or as raw materials for synthesizing parahydroxybenzaldehyde and as resin modifiers.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、工業的にp-ヒドロキシベンジルア
ルコール類を得る方法としては、フェノール類とホルム
アルデヒドとの反応により得られるパラとオルトのヒド
ロキシベンジルアルコール類の混合物から抽出などによ
って単離する方法(特開昭54-36223号公報)が開示され
ているが、この単離はパラ:オルトの比が 1: 2〜50か
らなる混合物からの単離であり、p-ヒドロキシベンジル
アルコール類の製造方法として有利とはいえない。2. Description of the Related Art Heretofore, as a method for industrially obtaining p-hydroxybenzyl alcohols, a method of extracting p-hydroxybenzyl alcohols from a mixture of para and ortho hydroxybenzyl alcohols obtained by a reaction between phenols and formaldehyde has been proposed. (JP-A-54-36223), which is isolated from a mixture having a para: ortho ratio of 1: 2 to 50, and is used for the production of p-hydroxybenzyl alcohols. This is not an advantageous method.
【0004】一般にフェノール類とホルムアルデヒドを
塩基性触媒の存在下に反応させる合成法の、パラ/オル
ト生成比は 1.0以下であり、オルトヒドロキシベンジル
アルコール類の選択的製造方法は数多くの報告がある。In general, a para / ortho formation ratio of a synthesis method in which a phenol and formaldehyde are reacted in the presence of a basic catalyst is 1.0 or less, and there are many reports on a method for selectively producing orthohydroxybenzyl alcohol.
【0005】p-ヒドロキシベンジルアルコール類の生成
比を上げる方法としては、(1)強塩基性触媒下、ポリ
アルキレンエーテル類を共存させ、フェノール類とパラ
ホルムアルデヒドを反応させる方法(特開昭55-141423
号公報)、(2)塩基性触媒に、分子内に 2つ以上の窒
素触媒を持つ有機窒素化合物を用い、フェノール類とパ
ラホルムアルデヒドを反応させる方法(特開昭56-16434
号公報)が提案されている。しかしこれらの方法におい
ても混合ヒドロキシベンジルアルコール中のパラ体含有
率は、それぞれ49%、47%であり、パラ体はオルト体よ
りも少ない。Methods for increasing the production ratio of p-hydroxybenzyl alcohols include (1) a method of reacting phenols with paraformaldehyde in the presence of a polyalkylene ether in the presence of a strongly basic catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 55-55). 141423
JP-A-56-16434), (2) a method in which an organic nitrogen compound having two or more nitrogen catalysts in a molecule is used as a basic catalyst to react phenols with paraformaldehyde.
Publication). However, even in these methods, the para-form content in the mixed hydroxybenzyl alcohol is 49% and 47%, respectively, and the para-form is less than the ortho-form.
【0006】シクロデキストリン及び修飾シクロデキス
トリンを用いた、p-ヒドロキシベンジルアルコールの選
択的合成法も報告されている(J.C.S., C.C., 652, 198
8)。しかしこの方法は、原料フェノール類に対しβ- シ
クロデキストリンを20〜40倍、水酸化ナトリウムを50
倍、ホルムアルデヒドを40倍も使用するというものであ
り、パラ/オルトの比は15.7と高いもののコスト的に見
て工業的ではない。[0006] A selective method for synthesizing p-hydroxybenzyl alcohol using cyclodextrin and modified cyclodextrin has also been reported (JCS, CC, 652, 198).
8). However, in this method, β-cyclodextrin is added 20 to 40 times, and sodium hydroxide is added 50 to the raw phenols.
The use of formaldehyde is 40 times that of formaldehyde, and the ratio of para / ortho is as high as 15.7, but it is not industrial in terms of cost.
【0007】酸型ゼオライトを用いる方法も開示されて
いる(特開昭 63-307835)。しかし発明者らの追試によ
れば、生成物はジメチロールフェノールや樹脂化物で、
p-ヒドロキシベンジルアルコールは得られず、本法も有
効な合成法とはいえない。A method using an acid type zeolite has also been disclosed (JP-A-63-307835). However, according to the inventors' additional tests, the product was dimethylolphenol or resin,
Since p-hydroxybenzyl alcohol cannot be obtained, this method cannot be said to be an effective synthesis method.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、工業的に有
用なp-ヒドロキシベンジルアルコール類を安価な原料を
用い、選択的に製造することを目的としている。An object of the present invention is to selectively produce industrially useful p-hydroxybenzyl alcohols using inexpensive raw materials.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ゼオライ
トの交換点をアルカリ金属で置換した塩基性ゼオライト
を表面修飾した触媒が、フェノール類とホルムアルデヒ
ドとの反応でパラ体の生成に極めて高い選択率を発現す
ることを見出し、本発明に至った。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have found that a catalyst obtained by surface-modifying a basic zeolite in which the exchange point of zeolite is replaced with an alkali metal is extremely high in the formation of a para-form by the reaction of phenols with formaldehyde. The present inventors have found that a selectivity is exhibited, and have reached the present invention.
【0010】すなわち本発明は、フェノール類とホルム
アルデヒドとを反応させてp−ヒドロキシベンジルアル
コール類を製造する方法において、交換点をアルカリ金
属で置換したゼオライトを表面修飾した触媒を用いるこ
とを特徴とするp−ヒドロキシベンジルアルコール類の
製造方法である。That is, the present invention provides a method for producing p-hydroxybenzyl alcohols by reacting phenols with formaldehyde, wherein a catalyst obtained by surface-modifying a zeolite whose exchange point is substituted with an alkali metal is used. This is a method for producing p-hydroxybenzyl alcohols.
【0011】(原料)本発明の原料として用いられるフ
ェノール類とは、例えばフェノール、 2位置換フェノー
ル、 3位置換フェノール、 3位・ 5位置換フェノール、
2位・ 5位置換フェノールなどである。ここでフェノー
ル類の置換基は、例えば炭素数 1〜3の飽和並びに不飽
和の炭化水素基、アリール基、水酸基、カルボキシル
基、スルホン基、ハロゲンなどである。(Raw Materials) The phenols used as the raw material of the present invention include, for example, phenol, 2-substituted phenol, 3-substituted phenol, 3- and 5-substituted phenols,
2- and 5-position substituted phenols. Here, the substituent of the phenol is, for example, a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, an aryl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfone group, a halogen, or the like.
【0012】本発明でフェノール類と反応させるホルム
アルデヒド源としては、ホルマリン、パラホルムアルデ
ヒド、低級アルコールのヘミホルマール、炭素数 2〜5
の多価アルコールのヘミホルマールが挙げられるが、そ
の中でもパラホルムアルデヒドが好適である。ホルムア
ルデヒドの使用量は、フェノール類 1モルに対し 0.1〜
10モル、好ましくは 0.5〜3.0 モルである。The formaldehyde source to be reacted with phenols in the present invention includes formalin, paraformaldehyde, hemiformal of a lower alcohol, and C 2 -C 5
Hemiformal, a polyhydric alcohol, of which paraformaldehyde is preferred. Formaldehyde is used in an amount of 0.1 to 1 mole of phenols.
It is 10 moles, preferably 0.5 to 3.0 moles.
【0013】(触媒)本発明において用いる触媒は交換
点をアルカリ金属置換したゼオライトで、ゼオライトと
しては、X 型ゼオライト、 Y型ゼオライト、 ZSM-5、モ
ルデナイトなどを用いることができる。置換に用いる金
属は、周期表IA族のアルカリ金属で、その中でも特にセ
シウムが好ましい。アルカリ金属源としては特に規定は
なく、ハロゲン化物、水酸化物、硝酸塩などを用いるこ
とができる。(Catalyst) The catalyst used in the present invention is a zeolite whose exchange point is substituted with an alkali metal. As the zeolite, X-type zeolite, Y-type zeolite, ZSM-5, mordenite and the like can be used. The metal used for substitution is an alkali metal belonging to Group IA of the periodic table, of which cesium is particularly preferable. There is no particular limitation on the alkali metal source, and halides, hydroxides, nitrates and the like can be used.
【0014】本発明におけるゼオライトの金属置換は、
ゼオライトにアルカリ金属水溶液を加えて過熱、攪拌し
て行ない、さらに金属水溶液を数回新しいものに替えて
同じ操作を繰返すことによって完成させ、その後水洗、
乾燥、焼成させる。In the present invention, the metal substitution of the zeolite is
Add an aqueous alkali metal solution to the zeolite, heat and stir, complete the process by replacing the aqueous metal solution with a new one several times and repeating the same operation.
Dry and bake.
【0015】本発明においては、これらのゼオライト
は、表面をけい素、リン、マグネシウムなどで修飾して
表面酸点を不活性にしたり、細孔径を制御したものを用
いる。In the present invention, those zeolites whose surfaces are modified with silicon, phosphorus, magnesium or the like to make the surface acid sites inactive or to control the pore diameter are used.
【0016】表面修飾は、例えばシリカの場合、ゼオラ
イト表面に酸化けい素を析出させたものであり、析出方
法は気相析出法(特開昭62-52123号公報)、液相法(特
開平1-108113号公報)などの方法が利用できる。このよ
うな触媒のけい素化では、例えばSi(OCH3)4 などのけい
素化剤が選択的に表面の水酸基と反応し、一般にゼオラ
イトの活性点と論じられているサイトをけい素で不活性
化することができる。The surface modification is, for example, in the case of silica, a method in which silicon oxide is deposited on the zeolite surface, and the deposition method is a gas phase deposition method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-52123) and a liquid phase method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-108113) can be used. In such a catalyst siliconization, a siliconizing agent such as Si (OCH 3 ) 4 selectively reacts with hydroxyl groups on the surface, and the sites generally discussed as active sites of zeolite cannot be siliconized. Can be activated.
【0017】本発明におけるけい素化ゼオライトは、触
媒粒子の表面のみをけい素化したもので、形状選択的反
応(p-ヒドロキシベンジルアルコール類の合成反応)を
もたらす細孔内の活性点は保持し、且つ非形状選択的反
応をもたらす触媒粒子外表面の飲みを不活性化したけい
素化ゼオライトである。The siliconized zeolite in the present invention is obtained by siliconizing only the surface of the catalyst particles, and retains active sites in pores which cause a shape-selective reaction (synthesis reaction of p-hydroxybenzyl alcohols). And a non-shape-selective siliconized zeolite that inactivates the drinking of the outer surface of the catalyst particles that causes a non-shape selective reaction.
【0018】また、このけい素化ゼオライトで、けい素
化量を制御することにより細孔入口径を変化させ、立体
的に適応する生成物のみを選択的に得ることができる。
これによりp-ヒドロキシベンジルアルコール類の選択率
が同型の未けい素化ゼオライトに比して飛躍的に増大す
る。Further, in the siliconized zeolite, by controlling the amount of siliconization, the diameter of the pore entrance can be changed, and only a product which is sterically adapted can be selectively obtained.
This dramatically increases the selectivity of p-hydroxybenzyl alcohols compared to the same type of unsiliconized zeolite.
【0019】けい素化におけるけい素の使用量は、少量
では触媒粒子の外表面を覆いきることができず、また、
多量に過ぎると細孔入口径を狭めてその触媒活性が大き
く打ちなわれる。本は詰め陰におけるけい素化ゼオライ
トでは、けい素量が 0.1〜10重量%が望ましく、好まし
くは 0.3〜8.5 重量%である。The amount of silicon used in the siliconization is too small to cover the outer surfaces of the catalyst particles,
If the amount is too large, the diameter of the pore entrance is narrowed, and the catalytic activity is greatly reduced. The book has a silicon content of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.3 to 8.5% by weight, in the siliconized zeolite in the padding shade.
【0020】触媒の使用量は、フェノール類1gに対し
0.5〜10.0g、好ましくは 1.0〜5.0gの範囲である。The amount of the catalyst used is 1 g of phenols.
The range is 0.5 to 10.0 g, preferably 1.0 to 5.0 g.
【0021】(溶媒)本発明では、溶媒として、水の
他、アルコール類、炭化水素などの一般の有機溶媒を用
いることができる。(Solvent) In the present invention, in addition to water, common organic solvents such as alcohols and hydrocarbons can be used as the solvent.
【0022】(反応条件)反応は、アルコール溶媒 100
mlに対しゼオライトを 1〜50g 、好ましくは 5〜30g、
フェノール類を0.01〜1 モル、好ましくは0.05〜0.3 モ
ル、ホルムアルデヒド類をフェノール類に対し 0.1〜10
当量、好ましくは 0.5〜3 当量加え、通常、窒素雰囲気
下で加熱、攪拌して行う。(Reaction conditions) The reaction was carried out in an alcohol solvent 100
1 to 50 g of zeolite per ml, preferably 5 to 30 g,
The phenol is used in an amount of 0.01 to 1 mol, preferably 0.05 to 0.3 mol, and the formaldehyde is used in an amount of 0.1 to 10 mol based on the phenol.
An equivalent amount, preferably 0.5 to 3 equivalents, is added, and the reaction is usually carried out by heating and stirring under a nitrogen atmosphere.
【0023】反応温度は20〜130 ℃、好ましくは30〜10
0 ℃である。The reaction temperature is 20 to 130 ° C., preferably 30 to 130 ° C.
0 ° C.
【0024】反応時間は反応温度、触媒量及び溶媒によ
るが、通常は 3〜30時間である。得られた反応生成物
は、必要に応じて抽出分離、結晶化によってパラ体とオ
ルト体とを分離精製することができる。The reaction time depends on the reaction temperature, the amount of the catalyst and the solvent, but is usually 3 to 30 hours. The obtained reaction product can be separated and purified into a para form and an ortho form by extraction separation and crystallization as required.
【0025】[0025]
【実施例】以下、実施例及び比較例によって本発明をさ
らに具体的に説明する。なお、文中のホルムアルデヒド
ベースの収率、p-ヒドロキシベンジルアルコール類の選
択率は次式によって定義される。また、p-ヒドロキシベ
ンジルアルコール、o-ヒドロキシベンジルアルコール、
フェノール類の定量は高速液体クロマトグラフィーで行
った。The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. The formaldehyde-based yield and the selectivity of p-hydroxybenzyl alcohols in the description are defined by the following formula. Also, p-hydroxybenzyl alcohol, o-hydroxybenzyl alcohol,
Phenols were quantified by high performance liquid chromatography.
【0026】[0026]
【数1】 (Equation 1)
【0027】[0027]
【数2】 (Equation 2)
【0028】参考例 (セシウム置換ゼオライトの調製) 1lのナス形フラスコに、X型ゼオライト19gと0.
5N水酸化セシウム水溶液300mlを入れ、3時間加
熱還流させた。これを冷却、静置しデカンテーションで
上澄み液を除いた。再び水酸化セシウム水溶液を添加
し、上記と同様の操作を2回繰り返した。Reference Example (Preparation of Cesium-Substituted Zeolite) In a 1 liter eggplant-shaped flask, 19 g of X-type zeolite and 0.1 g of zeolite were added.
300 ml of a 5N cesium hydroxide aqueous solution was added, and the mixture was heated under reflux for 3 hours. This was cooled and allowed to stand, and the supernatant was removed by decantation. The cesium hydroxide aqueous solution was added again, and the same operation as described above was repeated twice.
【0029】終了後、ゼオライトをガラスフィルターで
濾過し、蒸溜水1.5lで洗浄した。得られた固体を 100
℃、 2時間乾燥し、さらに 400℃で 3時間焼成して反応
に用いた。After completion, the zeolite was filtered through a glass filter and washed with 1.5 l of distilled water. The solid obtained is 100
C., dried for 2 hours, and calcined at 400.degree. C. for 3 hours for use in the reaction.
【0030】(反応)50mlの密閉式耐圧ガラス容器にイ
ソプロパノール15.5ml、フェノール類0.95g(10ミリモ
ル) 、上記調製のセシウム置換ゼオライトX 3.0g及び90
%パラホルムアルデヒド 0.13g(3.8 ミリモル)を入
れ、窒素置換し、60℃で24時間加熱攪拌した。(Reaction) 15.5 ml of isopropanol, 0.95 g (10 mmol) of phenol, 3.0 g of cesium-substituted zeolite X prepared as described above and 90
% Paraformaldehyde (0.13 g, 3.8 mmol) was added, the atmosphere was replaced with nitrogen, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C for 24 hours.
【0031】反応終了後のホルムアルデヒドベースの収
率は19.6%、パラ選択率は86.2%であった。After the reaction, the yield based on formaldehyde was 19.6%, and the para selectivity was 86.2%.
【0032】実施例1 (触媒調整:表面修飾) 参考例で調製したセシウム置換ゼオライト3gを水中に
3日間放置して水を飽和吸着させ、これにテトラエチル
オルソシリケート/n−ヘキサン=1/9(容量)の溶
液を15ml添加し、室温で3時間攪拌した。これをろ
過し、110℃で1時間乾燥させ、その後500℃で5
時間焼成した。Example 1 (Catalyst preparation: surface modification) 3 g of the cesium-substituted zeolite prepared in the reference example was left in water for 3 days to allow water to saturate and adsorb thereto, and tetraethylorthosilicate / n-hexane = 1/9 ( (Volume) was added and stirred at room temperature for 3 hours. This was filtered and dried at 110 ° C. for 1 hour, then at 500 ° C. for 5 hours.
Fired for hours.
【0033】(反応) 触媒として、上記の方法で表面修飾したセシウム置換ゼ
オライトを用いたこと以外は参考例と全く同じ方法で反
応を行った。反応終了時のホルムアルデヒドベースの収
率は5.0%、パラ選択率は100%であった。(Reaction) The reaction was carried out in exactly the same manner as in Reference Example, except that a cesium-substituted zeolite surface-modified by the above method was used as a catalyst. At the end of the reaction, the yield based on formaldehyde was 5.0%, and the para selectivity was 100%.
【0034】実施例2 反応温度を80℃にした以外は、実施例1と全く同じ方
法で反応を行った。反応終了後のホルムアルデヒドベー
スの収率は11.0%、パラ選択率は100%であっ
た。Example 2 A reaction was carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 80 ° C. After the reaction, the yield based on formaldehyde was 11.0%, and the para selectivity was 100%.
【0035】比較例1 触媒として酸型ゼオライト、H−ZSM5を用い、溶媒
に水を用いたこと以外は参考例と同様な条件で反応を行
った。反応終了後のホルムアルデヒドベースの収率は
7.3%、パラ選択率は0%であった。Comparative Example 1 A reaction was carried out under the same conditions as in Reference Example except that acid zeolite and H-ZSM5 were used as catalysts and water was used as a solvent. After the reaction, the yield based on formaldehyde was 7.3%, and the para selectivity was 0%.
【0036】比較例2 触媒としてゼオライトの代わりに水酸化セシウム3.0
gを用い、溶媒にイソプロピルアルコール/水=1/2
(容量)を用いた以外は、参考例と同様の条件で反応を
行った。反応終了後のホルムアルデヒドベースの収率は
71.9%、パラ選択率は41.5%であった。Comparative Example 2 Cesium hydroxide 3.0 instead of zeolite as catalyst
g of isopropyl alcohol / water = 1/2
The reaction was carried out under the same conditions as in Reference Example except that (volume) was used. After the reaction, the yield based on formaldehyde was 71.9%, and the para selectivity was 41.5%.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明の方法によれば、従来にない高選
択率でp-ヒドロキシベンジルアルコール類を製造するこ
とができる。According to the method of the present invention, p-hydroxybenzyl alcohols can be produced with an unprecedentedly high selectivity.
フロントページの続き (72)発明者 西山 貴人 茨城県稲敷郡阿見町中央8−3−1 三 菱油化株式会社 筑波総合研究所内 (72)発明者 金子 公子 茨城県稲敷郡阿見町中央8−3−1 三 菱油化株式会社 筑波総合研究所内 (56)参考文献 特開 平4−275246(JP,A) 特開 昭63−307835(JP,A) 特開 昭63−307834(JP,A) 特開 昭54−36223(JP,A) 特開 昭55−141423(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 39/11 C07C 37/20 Continued on the front page (72) Inventor Takato Nishiyama 8-3-1 Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Sanritsu Oil Chemicals Co., Ltd. Tsukuba Research Laboratory (72) Inventor Kimiko Kaneko 8-3 Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki -1 Inside of Tsukuba Research Laboratory, Mitsubishi Oil Chemicals Co., Ltd. (56) References JP-A-4-275246 (JP, A) JP-A-63-307835 (JP, A) JP-A-63-307834 (JP, A) JP-A-54-36223 (JP, A) JP-A-55-141423 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C07C 39/11 C07C 37/20
Claims (1)
応させてp−ヒドロキシベンジルアルコール類を製造す
る方法において、アルカリ金属で置換したゼオライトを
表面修飾した触媒を用いることを特徴とするp−ヒドロ
キシベンジルアルコール類の製造方法。1. A method for producing p-hydroxybenzyl alcohols by reacting phenols with formaldehyde, wherein a catalyst obtained by surface-modifying a zeolite substituted with an alkali metal is used. Manufacturing method.
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JP25760392A JP3284321B2 (en) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Method for producing p-hydroxybenzyl alcohols |
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JP25760392A JP3284321B2 (en) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Method for producing p-hydroxybenzyl alcohols |
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JPH0680597A JPH0680597A (en) | 1994-03-22 |
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