JP3444909B2 - オルト位アルキル化フェノール化合物の製造方法 - Google Patents

オルト位アルキル化フェノール化合物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、フェノール類をアルコ
ール類と鉄の酸化物を含有する担持触媒の存在下に、気
相接触させて効率的にオルト位アルキル化フェノール化
合物を製造する方法に関するものである。本発明の方法
で製造されるオルト位アルキル化フェノール化合物は、
それぞれ工業原料として重要であり、たとえばオルトク
レゾールは農医薬品、エポキシ樹脂等の原料、2,6−
キシレノールはポリフェニレンオキサイドの原料、2,
3,6−トリメチルフェノールはビタミンEの原料とし
て有用である。 【0002】 【従来の技術】これまで、オルト位アルキル化フェノー
ルの製造方法としては、使用する触媒系に関するものが
中心であり、鉄、バナジウム、マンガン、マグネシウム
等を主成分とするものが知られている。活性およびオル
ト位選択性の向上に関しては、特公昭47ー37943
号公報に記載されているように酸化バナジウムと酸化鉄
を含む触媒を使用することにより概ね改善できる。 【0003】しかしながら、工業的に実施する上では、
メタ位、パラ位のアルキル化フェノールの副生をさらに
抑制し、オルト位選択性を上げる必要がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、メタ
位、パラ位のアルキル化フェノールの副生を抑制し、オ
ルト位選択性を高めたオルト位アルキル化フェノールの
製造方法を提供することを目的とするものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、メタ位、
パラ位のアルキル化フェノールの副生を抑制し、オルト
位選択性を高めたオルト位アルキル化フェノールの製造
方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、鉄の酸化
物を含有する担持触媒の存在下、気相接触反応を行う
際、反応開始時には単位触媒重量1kgに対する1時間
あたりのフェノール類の原料フィード重量を0.08〜
0.20kgとし、そして、反応途中でさらに担持触媒
を単位触媒重量1kgに対する1時間あたりのフェノー
ル類の原料フィード重量が最終的に0.04kg以上と
なるように、1回の追加量は初期重量の10〜80重量
%、追加回数は1〜6回で、追加することが望ましいこ
とを見いだし、本発明をなすに至った。 【0006】本発明の方法は、フェノール類をアルコー
ル類と気相で接触させてアルキル化するにあたり、鉄の
酸化物を含有する担持触媒を追加することを特徴とする
オルト位アルキル化フェノール化合物の製造方法であ
る。触媒組成としては、鉄以外にバナジウム、クロム、
アルカリ金属を含有してもよい。鉄に加えてバナジウム
を含有する場合、触媒のバナジウムおよび鉄には種々の
原子価の酸化物があるが、どの原子価の酸化物を用いて
もよい。バナジウムの場合、たとえば、V2 5 ,V2
4 ,V2 3 ,VOなどがよく、また鉄の場合は、F
2 3 ,Fe3 4 ,FeOなどがよい。 【0007】触媒は種々の調製法でつくることができ
る。バナジウム源としては、その酸化物,アンモニウム
塩,塩化物,オキシ塩化物等、また鉄源としては、その
酸化物,硝酸塩,塩化物,硫酸塩,シュウ酸塩等を用
い、混合法、含浸法、沈澱法等の任意の方法で調製する
ことができる。また、触媒はアルミナ,シリカ,シリカ
・アルミナ,けい藻土等の適当な担体と共に用いる。し
かし、必ずしも担体は用いなくてもよい。 【0008】本発明の方法を適用する原料フェノール類
としては、フェノール、オルトクレゾール、メタクレゾ
ール、パラクレゾール、2,6−キシレノール以外のキ
シレノール類、オルトエチルフェノール、オルトプロピ
ルフェノール、オルトターシャリーブチルフェノール等
が、原料アルコール類としては、メタノール、エタノー
ル、n−プロパノール等が挙げられ、反応により得られ
るオルト位アルキル化フェノールとしては、オルトクレ
ゾール、2,6−キシレノール、2,4−キシレノー
ル、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−
トリメチルフェノール、2,4,6−トリメチルフェノ
ール等がある。 【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
らの研究によると、鉄の酸化物を含有する担持触媒上で
は、前記反応におけるオルト位アルキル化主反応とメタ
・パラ位アルキル化副反応の活性劣化カーブすなわち反
応速度定数の経時低下は図1のように表される。従って
下記数式(1)で示されるフェノール類選択率の経時変
化は、図2のように表される。 【0010】 【数1】 【0011】すなわち、一定の生産量ベースでは、図1
および図2より一定の触媒量でアルキル化反応を行った
場合、反応初期のA点ではフェノール類選択率が低く、
やや触媒の活性劣化が進んだ反応中期のB点ではフェノ
ール類選択率が最大となり、さらに触媒の活性劣化が進
んだ反応後期のC点ではフェノール類選択率が低くな
る。 【0012】この事実から、本発明者らは一定の生産量
ベースでフェノール類選択率を常に高いレベルに保つに
は、反応開始時に触媒量を少なくして、すなわち単位触
媒重量に対する1時間あたりのフェノール類の原料フィ
ード重量を高くすることにより、図1および図2におけ
るB点の状態へ早期に移行させ、さらに劣化の進行に合
わせて触媒を追加してB点の状態を維持することが重要
であることを見いだし本発明を開発するに至った。 【0013】反応開始時の単位触媒重量1kgに対する
1時間あたりのフェノール類の原料フィード重量は、フ
ェノール類の種類にもよるが、一定生産量ベースすなわ
ちフェノール類フィード量が一定の条件では、概ね0.
08〜0.20kgとなるように触媒を充填するのがよ
い。とくに好ましくは0.10〜0.15kgがよい。
反応開始時の単位触媒重量に対する1時間あたりのフェ
ノール類の原料フィード重量が小さいと一定の生産量ベ
ースでは、触媒量が多くなることになり、活性の劣化が
小さく、目的生成物への選択性は低下する。反対に大き
いと触媒量が少なくなることになり、アルキル化反応が
進みにくくなる。 【0014】触媒の追加量および追加回数については、
任意にとることができ、フェノール類選択率を高めるこ
とができる。たとえば1回の追加量は初期重量の10〜
80%、追加回数は1回の追加量によるが反応期間中、
概ね1〜6回とすることができる。ここで反応期間と
は、触媒の再生終了から触媒の再生開始までの期間をい
う。 【0015】上記にいう触媒の再生とは、この種のフェ
ノール類のアルキル化反応に使用する触媒については、
どのような反応器型式でも不可欠な劣化触媒の賦活操作
である。触媒を追加するタイミングは図2において最高
フェノール類選択率を与えるB点を越え、最高フェノー
ル類選択率の概ね92〜97%まで効率が低下するD点
の付近で行うことが好ましい。 【0016】又単位触媒重量1kgに対する1時間あた
りのフェノール類の原料フィード重量は、最終的に0.
04kg以上となるように触媒を追加することが望まし
い。単位触媒重量あたりの原料フィード重量がこの値よ
り小さくなりすぎると、触媒量が多くなることになり、
無用な大きさの反応器が必要となる。反応温度は250
〜550℃、好ましくは300〜400℃の範囲であ
る。250℃以下ではフェノール類の反応率が低く、5
50℃以上ではオルト位置以外をアルキル化された化合
物が多く副生し、またアルコール類の無益な分解も多く
起こるようになる。 【0017】反応圧力は常圧、減圧、加圧下いずれも可
能である。ガスと触媒の接触時間は、0.5〜50秒、
好ましくは1〜20秒が適している。本発明の方法にお
いて、フェノール類、アルコール類の原料以外に、水蒸
気や窒素、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンなど
のガスが共存してもよい。 【0018】また本発明の方法に適用できる反応器の型
式は、固定床、移動床、流動床等があげられるが、特に
流動床で用いることに適している。 【0019】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。実施例中のフェノール選択率は、下記数式
(2)によって定義される。 【0020】 【数2】 【0021】 【実施例1】フェノールとメタノールを酸化鉄と酸化バ
ナジウムをシリカに担持させた触媒を用いて、流動床反
応装置で気相接触反応させた。触媒はメタバナジン酸
アンモニウム(NH4 VO3 )を90℃に加温した純水
に溶かし、充分攪拌しながら硝酸第二鉄(Fe(NO
33・9H2 O)および30重量%のSiO2 を含む
シリカゾル(日産化学製スノーテックスN)を加える。
シリカゾルコロイドに均一に分散した微粒懸濁質のスラ
リーが得られる。これを並流式の噴霧乾燥器にて乾燥し
た。 【0022】原料スラリーの噴霧化は、通常工業的に用
いられる遠心方式、二流体ノズル方式あるいは高圧ノズ
ル方式のいずれによっても行い得るが、特に遠心方式が
好ましい。粒子径は遠心方式においてはディスクの回転
速度およびスラリーの供給速度を調節することによっ
て、流動床反応装置に用いるに適した10〜150μm
の間に分布させることができる。 【0023】得られた乾燥粉末を、トンネル型キルンを
用い、350℃で2時間予備焼成した後、750℃で3
時間焼成を行った。この触媒2.5kgを用いて直径1
0cmの流動床反応装置でフェノールのメチル化反応を
開始した。このとき単位触媒重量1kgに対する1時間
あたりのフェノールのフィード量を0.10kgとなる
ように調整した。 【0024】原料モル比は、フェノール:メタノール:
水が1:5:3の液を使用した。反応は100日間連続
で行い、25日目、50日目、75日目に各々単位触媒
重量1kgに対する1時間あたりのフェノールのフィー
ド量を0.08kg、0.06kg、0.05kgにな
るように触媒を追加した。触媒の使用量は、追加した触
媒を含み、合計5.0kgであった。この時100日間
トータルのフェノール選択率は、98.3%であった。 【0025】また、0〜25日目、26〜50日目、5
1〜75日目、76〜100日目の各々のフェノール選
択率は、97.5%、98.2%、99.0%、98.
5%であった。 【0026】 【比較例1】実施例1と同様の方法で、触媒5.0kg
を用いて直径10cmの流動床反応装置でフェノールの
メチル化反応を開始した。このとき単位触媒重量1kg
に対する1時間あたりのフェノールのフィード量を0.
05kgとなるように調整した。 【0027】原料モル比は、実施例1と同一とした。反
応は100日間連続で行い、触媒の追加は行わなかっ
た。この時100日間トータルのフェノール選択率は、
96.9%であった。また、0〜25日目、26〜50
日目、51〜75日目、76〜100日目の各々のフェ
ノール選択率は、95.9%、96.6%、98.2
%、97.0%であった。 【0028】 【発明の効果】本発明の方法は、オルト位選択性を高め
た効率的なオルト位アルキル化フェノール化合物の製造
方法として有用である。
【図面の簡単な説明】 【図1】フェノール類のアルキル化反応を鉄の酸化物を
含有する担持触媒を用いて行う時のオルト位アルキル化
主反応とメタ・パラ位アルキル化副反応の活性の経時変
化を示す図である。 【図2】フェノール類のアルキル化反応を鉄の酸化物を
含有する担持触媒を用いて行う時のフェノール類選択率
の経時変化を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−77839(JP,A) 特開 昭61−101246(JP,A) 特開 昭59−196834(JP,A) 特開 昭59−27842(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 39/00 C07C 37/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 フェノール類をアルコール類と触媒存在
    下に気相で接触させてアルキル化するにあたり、鉄の酸
    化物を含有する担持触媒を、反応開始時の単位触媒重量
    1kgに対する1時間あたりのフェノール類の原料フィ
    ード重量を0.08〜0.20kgとし、そして、反応
    途中にさらに担持触媒を単位触媒重量1kgに対する1
    時間あたりのフェノール類の原料フィード重量が最終的
    に0.04kg以上となるように、1回の追加量は初期
    重量の10〜80重量%、追加回数は1〜6回で、追加
    することを特徴とするオルト位アルキル化フェノール化
    合物の製造方法。
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JP2016515115A (ja) * 2013-03-12 2016-05-26 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド HCFC−244BBへのHCFO−1233xfのヒドロフッ素化中におけるHFC−245CBの形成を軽減する方法

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