JP3790934B2 - ４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩溶液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合しアルカリ性とし、このアルカリ性の混合液にレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩に混合して反応させることを特徴とする４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法に関する。
【０００２】
４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールからは還元することにより容易に４，６−ジアミノレゾルシノールが得られる（参照：Advanced Organic Chemistry,4th Edition,John Wiley and Sons,(1992) page 1224)。
【０００３】
【化３】
４，６−ジアミノレゾルシノール〔ＤＡＲ〕は、テレフタル酸と縮合させると、種々の優れた特徴を持つポリベンズビスオキサゾール（ＰＢＯ）となるので、その原料として重要である。
【０００４】
ＰＢＯは、強度、弾性率、耐熱性、耐薬品性等の諸点に於て、従来のスーパー繊維より優れて居り、超スーパー繊維として開発が待望されている（特表昭６１−５０１４５２号公報）。
【０００５】
【従来の技術】
これまで、４，６−ジアミノレゾルシノール〔ＤＡＲ〕を製造する方法としては、いくつか知られているが、レゾルシノールと塩化ベンゼンジアゾニウムからカップリング反応で４，６−ビスフェニルアゾレゾルシノールを得る方法としては、Ｚｏｌｌｉｎｇｅｒらが緩衝溶液中、塩基性条件下で好収率で４，６−ビスフェニルアゾレゾルシノールを得ている〔参照：Helvetica Chimca Acta, XLI 1816-1823(1958)〕。
しかし、このレゾルシノールを原料とする方法は、短工程でＤＡＲを得ることができる点で有利であるがレゾルシノールの濃度は、０．１重量％であり、実用的には、生産性上問題がある。
【０００６】
また、特開平７−２４２６０４号によれば、ｐＨ１０〜１２にコントロールし、レゾルシノールと塩化（置換）ベンゼンジアゾニウムからカップリング反応させ４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールを比較的収率良く合成している。
しかしこの方法においても、希薄溶液を使用しており、これは大きな反応容積を必要とするので工業経済的に実施が困難である。
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩としてアニリンから誘導される塩化ベンゼンジアゾニウムに変えて、ｐ−メトキシアニリンから誘導される塩化ｐ−メトキシベンゼンジアゾニウムを用いると濃度、収率とも改善されるが、レゾルシノールとして２重量％を越えると収率は非常に悪くなっている。アニリンに比較して高価なｐ−メトキシアニリンを用い、この濃度では、工業的に実施困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、既知の反応は、工業経済的に実施困難な希薄溶液（レゾルシノールの濃度が１重量％以下）でのみ収率が良い。本発明の目的は工業的に実施可能な濃度での、収率の良い４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液をアルカリ性にした後に、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩と反応させると、工業的に実施可能な濃度で、収率良く４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールを得られる事を見いだした。
【０００９】
即ち、本発明は、 式［１］
【化４】
（式中、Ｒはハロゲン原子、炭素原子数１〜５のアルキル基、ヒドロキシカルボニル基又は炭素原子数１〜５のアルコキシ基を表し、ｎは零又は１〜５のいずれかの整数を表し、２個以上のＲは互いに同一又は異なっていてもよく、そしてＸはＣｌ、Ｂｒ、ＯＳＯ3Ｈ又はＯＰＯ3Ｈ2を表す。）で表される（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液とを混合し、アルカリ性とした混合液を得、この混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩を混合し反応させることを特徴とする式［２］
【化５】
（式中、Ｒ及びｎは上記式［１］中と同じに定義される。）で表される４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合し、アルカリ性とした混合液を得、この混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、例えばナトリウム塩若しくはカルシウム塩を混合する事により、４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールを製造する方法である。この方法により、レゾルシノールの従来にない高い濃度２〜１０重量％が可能になり、高収率と従来より極めて高い容積効率が達成された。
【００１１】
本発明の製造法の反応は、下記のスキームで進行する：
【化６】
（スキーム中の置換基の定義は、式［１］中と同じである。）。
【００１２】
異性体である２，４−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノール（以下、２，４−ジ体という）の競争反応による生成と、モノ体及びトリ体の逐次反応による生成が４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノール（以下、４，６−ジ体という）の収率を下げており、４，６−ジ体の収率を上げることが難しい反応である。特に濃度が高い場合収率低下が著しい。
【００１３】
本発明で用いる（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液をアルカリ性とした混合液は，例えば、アニリン類を塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸との混合溶液とした後、亜硝酸ナトリウム水溶液を加えて（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を得、この置換ベンゼンジアゾニウム塩を含む溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液とを混合し、アルカリ性にすることにより得られる。ここで、好ましくは前記（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を含む前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を含む溶液又は懸濁液に滴下するか、あるいは前記（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を含む溶液と前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を含む溶液又は懸濁液とを、例えばライン上で同時的に混合することである。
【００１４】
より具体的には、式［３］
【化７】
（式中、Ｒとｎは式［１］中と同じに定義される。）で表される（置換）アニリンとその（置換）アニリンに対し５〜１０倍重量の水との混合物中に、（置換）アニリンに対し２．５〜１０倍当量の無機酸を冷却下滴下し、この混合液中へ、（置換）アニリンに対し２〜３倍重量の水に溶解した（置換）アニリンに対し１〜１．５倍当量の亜硝酸アルカリ塩例えば亜硝酸ナトリウム又は亜硝酸カリウムを１０℃以下で滴下することにより、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を得る。無機酸としては塩酸、臭化水素酸、硫酸及び燐酸の中から選ばれた少なくとも１種の無機酸が用いられる。これらの無機酸の中では塩酸が工業経済的に好ましい。
【００１５】
本反応で用いる（置換）アニリンは、具体的に例えばアニリン、２−クロルアニリン、４−クロルアニリン、２，６−ジクロルアニリン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｐ−トルイジン、アントラニル酸、ｏ−アニシジン、ｍ−アニシジン及びｐ−アニシジン等を挙げることができる。経済性、化合物の安定性などを考慮するとアニリンが最も好ましい。
【００１６】
ジアゾニウム塩生成後、過剰使用した亜硝酸ナトリウムにより生成した亜硝酸を、尿素やスルファミン酸で処理しても良い。この処理によりジアゾニウム塩の分解が抑えられる。
【００１７】
このようにして得た（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合し、混合液をアルカリ性とする。
【００１８】
本反応に用いるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2 及びＢａ（ＯＨ）2等が用いられるが、その経済性及び扱いやすさからＮａＯＨが好ましい。
【００１９】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の量は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩溶液中の酸を中和し、更にアルカリ性にするための過剰量として、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の１．１〜２０倍当量、好ましくは１．５〜１０倍当量の範囲である。アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の過剰量が１．１倍当量未満であると目的物の４，６−ジ体の収率が向上しない。アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の過剰量を２０倍当量越えて多くしてもアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を多くした効果がない。
【００２０】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を混合し、反応させる際の温度は−５０〜５０℃、好ましくは−５０〜１５℃である。溶媒が水だけの場合は、固化するので−５〜１０℃が好ましい。−５０〜１０℃の範囲内では、原料の（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と生成する反応中間体（水酸化（置換）ベンゼンジアゾニウムと推定される）が安定に存在し得るからである。−５０℃より低い温度に冷却する事は、困難であり、１５℃を越えての温度では、前記反応中間体が安定に存在し得ない。
【００２１】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の混合は、普通、反応容器内で行われる。そして、その反応容器が混合液の貯蔵槽として機能する場合もある。しかし、この混合は、該混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との反応を行う反応容器へ連結しているラインの中で行っても良い。これにより、反応容器の数を節約することができる。又、生成した反応中間体の経時変化の時間を短くできる。
【００２２】
次に、得られた（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩と混合してカップリング反応で目的物を得る。通常は、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩の溶液に、攪拌下、上記混合液を滴下又は流下する。攪拌により、局部的過剰反応進行を回避でき、トリ体の生成を少なくすることができる。
【００２３】
レゾルシノールの塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩又はマグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属塩が使用できる。（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と水酸化物の混合液がアルカリ性になっているので、レゾルシノールの前記塩の製造のために、使用されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の量は、レゾルシノールのみでも反応系で塩を生成するので、０〜２０倍当量を使用できるが、好ましくは０〜５倍当量である。（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と水酸化物の混合液中に水酸化物の過剰量が（置換）ベンゼンジアゾニウム塩に対して５〜２０倍当量である場合は、通常レゾルシノールのみに、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液とを反応させる。
【００２４】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液と、レゾルシノール又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との混合における（置換）ジアゾニウム塩の量は、レゾルシノール及び／又はその塩の合計量に対して２倍モル以上使用するのが目的物の収率上好ましいが、当然多過ぎるとトリ体が生成するので、好ましくは２．０５〜２．２０倍モルである。２．０５モル以下であると、レゾルシノール及び／又はモノ体が残り易く、２．２０倍モル以上であるとトリ体が生成し易くなるからである。
【００２５】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合の際、及び、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩と（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と水酸化物の混合液を反応させる際の溶媒としては、水又は水と均一に混合する有機溶媒を使用できる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ｔ−ブタノール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン，ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホオキシド（ＤＭＳＯ）及びジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）等が使用できるが、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ及びアセトン等の強アルカリ性に対して不安定なものは好ましくない。最も好ましいものは水である。というのは、有機溶媒回収の必要がないので後処理操作が容易であり、収率が最も高いからである。
【００２６】
このレゾルシノール及び／又はレゾルシノールアルカリ塩との反応は比較的速いが、反応に要する時間は、反応温度に依存する。反応温度は通常は、−５０〜５０℃である。反応温度上昇と共に、反応速度は高まる。原料の反応中間体（水酸化（置換）ベンゼンジアゾニウムと推定される）と生成したジ体の分解を回避するためには、−５０〜２０℃の温度が好ましい。溶媒が水だけの場合は、固化するので−５〜２０℃が好ましい。反応時間は−５〜２０℃で通常０．１〜１０時間である。
【００２７】
４，６ジ体のアルカリ溶液中での分解を抑制するために、反応終了後、後処理を直ぐ行うのが好ましい。
【００２８】
反応終了後の後処理は、反応液を濾過するとトリ体の大半が除去される。反応時の水量が少ないと４，６−ジ体も固体として分離されるので、水で固体を洗浄し、４，６−ジ体を溶解回収する必要がある。濾液と洗浄液を塩酸、酢酸、硫酸、燐酸等で酸性にすると４−モノ体、４，６−ジ体、２，４−ジ体が析出する。これを濾集して、乾燥し、還元工程に供する。４−モノ体を分離する必要がある場合は、得られた固体を、Ｎａ2ＣＯ3水溶液により洗浄すると、４−モノ体だけが溶解し、除去できる。
【００２９】
以下、本発明の方法の好ましい実施態様を列記する。
（１）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の溶媒が水である本発明の方法。水であると、反応収率、容積効率が共に高く、有機溶媒回収という余分の操作を必要としないので、後処理が容易であるからである。
（２）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液とを混合する際の、該水酸化物の量は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液中の酸を中和した後の過剰量が、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩に対して１．１〜２０倍当量、好ましくは１．５〜１０倍当量である本発明又は上記（１）の実施態様の方法。上述したように、レゾルシノールの溶解度を高め、存在する（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と生成した４，６−ジ体の安定性も高めるからである。
（３）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液と、レゾルシノール又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との混合における（置換）ジアゾニウム塩の量が、レゾルシノール及び／又はその塩の合計量に対して２．０５〜２．２０倍モルである本発明又は上記（１）又は（２）の実施態様の方法。２．０５モル以下であると、レゾルシノール及び／又はモノ体が残り易く、２．２０倍モル以上であるとトリ体が生成し易くなるからである。
（４）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩がベンゼンジアゾニウム塩である本発明又は上記（１）、（２）と（３）の実施態様の方法。ベンゼンジアゾニウムが最も工業経済的だからである。
（５）アルカリ金属の水酸化物が水酸化ナトリウムである本発明又は上記（１）、（２）、（３）と（４）の実施態様の方法。水酸化ナトリウムが経済的で扱いやすいからである。
【００３０】
又、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物とを混合しアルカリ性とする操作は、該混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との反応を行う反応容器への連結ラインの中で行うことが可能である。これにより、反応容器及び／又は混合液の貯蔵槽の数を減少できる。
【００３１】
４，６−ジ体の還元は、Ｐｄ−Ｃなどの金属触媒を用いて行う。この際に水溶媒又は低級アルコールを加えた水とアルコールの混合溶媒を用い、４，６−ジ体の３〜５倍モルの塩酸、触媒を加えて、水素で常圧又は加圧で還元を行う。
【００３２】
還元後、触媒を濾別し、濾液に多量の塩酸を加えると４，６−ジアミノレゾルシノール塩酸塩が析出する。これを濾集することにより４，６−ジアミノレゾルシノール塩酸塩を得る事ができる。この濾液は、酸素を断ってアルカリ性にするとアニリンがオイル層として分離してくるので、回収し再使用が可能である。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例によってさらに具体的に説明するが、これらによって本発明は、なんら限定されるものではない。
実施例１：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液とＮａＯＨ４．９ｇと水１２．３ｇからなる溶液を同じモル比率でポンプにより送液し、１０℃に冷却しながらライン上で混合し、この混合液をレゾルシノール２．２ｇ、ＮａＯＨ２．４ｇ及び水１１ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間にわたり加えた。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。
反応混合物に塩酸を加えて酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ生成した４，６−ジ体の量は５．８ｇで収率は９１％であった。
【００３４】
実施例２：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液をＮａＯＨ５．５ｇ、水１３．８ｇよりなる溶液に１０℃以下で滴下し混合溶液を調製した。
この混合溶液をレゾルシノール２．２ｇ、ＮａＯＨ２．４ｇ、水１１ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に塩酸を加え酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ生成した４，６−ジ体の量は５．６ｇで収率は８８％であった。
【００３５】
実施例３：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液をＮａＯＨ５．５ｇ、水１３．８ｇよりなる溶液に１０℃以下で滴下し混合溶液を調製した。
この混合溶液をレゾルシノール２．２ｇ、水１１ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に塩酸を加え酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ４，６−ジ体の量は５．８ｇで収率は９１％であった。
【００３６】
実施例４：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水５ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液をＮａＯＨ５．５ｇ、水１３．８ｇよりなる溶液に１０℃以下で滴下し混合溶液を調製した。
この混合溶液をレゾルシノール２．２ｇ、水５ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に塩酸を加え酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ４，６−ジ体の量は５．７ｇで収率は９０％であった。
【００３７】
比較例１：
アニリン３．７６ｇ、３５％塩酸９．４ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム２．７６ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
レゾルシノール２．２ｇ、ＮａＯＨ８ｇ、水２２ｇを仕込み１０℃で良く攪拌した後、別途合成した上記の塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を１０℃を保ちながら３０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で２時間攪拌した後、不溶物を濾別し、その濾集物を水３０ｇで洗浄し、濾液と洗浄液を合わせ塩酸により酸性とした。析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ４，６−ジ体の量は２．２２ｇで収率は３５％であった。
【００３８】
【発明の効果】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合し、アルカリ性とした混合液を得、この混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を混合し反応させることにより、レゾルシノールの濃度を低くしなくても、高い収率を維持することができる。
これにより、反応容積を従来法の約１／５ないし１／１５に下げること（換言すれば、容積効率を５ないし１５倍に上げること）が可能になった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩溶液にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合しアルカリ性とし、このアルカリ性の混合液にレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩に混合して反応させることを特徴とする４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法に関する。
【０００２】
４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールからは還元することにより容易に４，６−ジアミノレゾルシノールが得られる（参照：Advanced Organic Chemistry,4th Edition,John Wiley and Sons,(1992) page 1224)。
【０００３】
【化３】
【０００４】
ＰＢＯは、強度、弾性率、耐熱性、耐薬品性等の諸点に於て、従来のスーパー繊維より優れて居り、超スーパー繊維として開発が待望されている（特表昭６１−５０１４５２号公報）。
【０００５】
【従来の技術】
これまで、４，６−ジアミノレゾルシノール〔ＤＡＲ〕を製造する方法としては、いくつか知られているが、レゾルシノールと塩化ベンゼンジアゾニウムからカップリング反応で４，６−ビスフェニルアゾレゾルシノールを得る方法としては、Ｚｏｌｌｉｎｇｅｒらが緩衝溶液中、塩基性条件下で好収率で４，６−ビスフェニルアゾレゾルシノールを得ている〔参照：Helvetica Chimca Acta, XLI 1816-1823(1958)〕。
しかし、このレゾルシノールを原料とする方法は、短工程でＤＡＲを得ることができる点で有利であるがレゾルシノールの濃度は、０．１重量％であり、実用的には、生産性上問題がある。
【０００６】
また、特開平７−２４２６０４号によれば、ｐＨ１０〜１２にコントロールし、レゾルシノールと塩化（置換）ベンゼンジアゾニウムからカップリング反応させ４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールを比較的収率良く合成している。
しかしこの方法においても、希薄溶液を使用しており、これは大きな反応容積を必要とするので工業経済的に実施が困難である。
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩としてアニリンから誘導される塩化ベンゼンジアゾニウムに変えて、ｐ−メトキシアニリンから誘導される塩化ｐ−メトキシベンゼンジアゾニウムを用いると濃度、収率とも改善されるが、レゾルシノールとして２重量％を越えると収率は非常に悪くなっている。アニリンに比較して高価なｐ−メトキシアニリンを用い、この濃度では、工業的に実施困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、既知の反応は、工業経済的に実施困難な希薄溶液（レゾルシノールの濃度が１重量％以下）でのみ収率が良い。本発明の目的は工業的に実施可能な濃度での、収率の良い４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法を提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液をアルカリ性にした後に、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩と反応させると、工業的に実施可能な濃度で、収率良く４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールを得られる事を見いだした。
【０００９】
即ち、本発明は、 式［１］
【化４】
【化５】
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合し、アルカリ性とした混合液を得、この混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、例えばナトリウム塩若しくはカルシウム塩を混合する事により、４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールを製造する方法である。この方法により、レゾルシノールの従来にない高い濃度２〜１０重量％が可能になり、高収率と従来より極めて高い容積効率が達成された。
【００１１】
本発明の製造法の反応は、下記のスキームで進行する：
【化６】
【００１２】
異性体である２，４−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノール（以下、２，４−ジ体という）の競争反応による生成と、モノ体及びトリ体の逐次反応による生成が４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノール（以下、４，６−ジ体という）の収率を下げており、４，６−ジ体の収率を上げることが難しい反応である。特に濃度が高い場合収率低下が著しい。
【００１３】
本発明で用いる（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液をアルカリ性とした混合液は，例えば、アニリン類を塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸との混合溶液とした後、亜硝酸ナトリウム水溶液を加えて（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を得、この置換ベンゼンジアゾニウム塩を含む溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液とを混合し、アルカリ性にすることにより得られる。ここで、好ましくは前記（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を含む前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を含む溶液又は懸濁液に滴下するか、あるいは前記（置換）ベンゼンジアゾニウム塩を含む溶液と前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を含む溶液又は懸濁液とを、例えばライン上で同時的に混合することである。
【００１４】
より具体的には、式［３］
【化７】
【００１５】
本反応で用いる（置換）アニリンは、具体的に例えばアニリン、２−クロルアニリン、４−クロルアニリン、２，６−ジクロルアニリン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｐ−トルイジン、アントラニル酸、ｏ−アニシジン、ｍ−アニシジン及びｐ−アニシジン等を挙げることができる。経済性、化合物の安定性などを考慮するとアニリンが最も好ましい。
【００１６】
ジアゾニウム塩生成後、過剰使用した亜硝酸ナトリウムにより生成した亜硝酸を、尿素やスルファミン酸で処理しても良い。この処理によりジアゾニウム塩の分解が抑えられる。
【００１７】
このようにして得た（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合し、混合液をアルカリ性とする。
【００１８】
本反応に用いるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｍｇ（ＯＨ）2 及びＢａ（ＯＨ）2等が用いられるが、その経済性及び扱いやすさからＮａＯＨが好ましい。
【００１９】
アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の量は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩溶液中の酸を中和し、更にアルカリ性にするための過剰量として、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の１．１〜２０倍当量、好ましくは１．５〜１０倍当量の範囲である。アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の過剰量が１．１倍当量未満であると目的物の４，６−ジ体の収率が向上しない。アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の過剰量を２０倍当量越えて多くしてもアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を多くした効果がない。
【００２０】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を混合し、反応させる際の温度は−５０〜５０℃、好ましくは−５０〜１５℃である。溶媒が水だけの場合は、固化するので−５〜１０℃が好ましい。−５０〜１０℃の範囲内では、原料の（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と生成する反応中間体（水酸化（置換）ベンゼンジアゾニウムと推定される）が安定に存在し得るからである。−５０℃より低い温度に冷却する事は、困難であり、１５℃を越えての温度では、前記反応中間体が安定に存在し得ない。
【００２１】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の混合は、普通、反応容器内で行われる。そして、その反応容器が混合液の貯蔵槽として機能する場合もある。しかし、この混合は、該混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との反応を行う反応容器へ連結しているラインの中で行っても良い。これにより、反応容器の数を節約することができる。又、生成した反応中間体の経時変化の時間を短くできる。
【００２２】
次に、得られた（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩と混合してカップリング反応で目的物を得る。通常は、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩の溶液に、攪拌下、上記混合液を滴下又は流下する。攪拌により、局部的過剰反応進行を回避でき、トリ体の生成を少なくすることができる。
【００２３】
レゾルシノールの塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩又はマグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属塩が使用できる。（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と水酸化物の混合液がアルカリ性になっているので、レゾルシノールの前記塩の製造のために、使用されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の量は、レゾルシノールのみでも反応系で塩を生成するので、０〜２０倍当量を使用できるが、好ましくは０〜５倍当量である。（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と水酸化物の混合液中に水酸化物の過剰量が（置換）ベンゼンジアゾニウム塩に対して５〜２０倍当量である場合は、通常レゾルシノールのみに、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液とを反応させる。
【００２４】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液と、レゾルシノール又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との混合における（置換）ジアゾニウム塩の量は、レゾルシノール及び／又はその塩の合計量に対して２倍モル以上使用するのが目的物の収率上好ましいが、当然多過ぎるとトリ体が生成するので、好ましくは２．０５〜２．２０倍モルである。２．０５モル以下であると、レゾルシノール及び／又はモノ体が残り易く、２．２０倍モル以上であるとトリ体が生成し易くなるからである。
【００２５】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合の際、及び、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩と（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と水酸化物の混合液を反応させる際の溶媒としては、水又は水と均一に混合する有機溶媒を使用できる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ｔ−ブタノール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン，ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホオキシド（ＤＭＳＯ）及びジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）等が使用できるが、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ及びアセトン等の強アルカリ性に対して不安定なものは好ましくない。最も好ましいものは水である。というのは、有機溶媒回収の必要がないので後処理操作が容易であり、収率が最も高いからである。
【００２６】
このレゾルシノール及び／又はレゾルシノールアルカリ塩との反応は比較的速いが、反応に要する時間は、反応温度に依存する。反応温度は通常は、−５０〜５０℃である。反応温度上昇と共に、反応速度は高まる。原料の反応中間体（水酸化（置換）ベンゼンジアゾニウムと推定される）と生成したジ体の分解を回避するためには、−５０〜２０℃の温度が好ましい。溶媒が水だけの場合は、固化するので−５〜２０℃が好ましい。反応時間は−５〜２０℃で通常０．１〜１０時間である。
【００２７】
４，６ジ体のアルカリ溶液中での分解を抑制するために、反応終了後、後処理を直ぐ行うのが好ましい。
【００２８】
反応終了後の後処理は、反応液を濾過するとトリ体の大半が除去される。反応時の水量が少ないと４，６−ジ体も固体として分離されるので、水で固体を洗浄し、４，６−ジ体を溶解回収する必要がある。濾液と洗浄液を塩酸、酢酸、硫酸、燐酸等で酸性にすると４−モノ体、４，６−ジ体、２，４−ジ体が析出する。これを濾集して、乾燥し、還元工程に供する。４−モノ体を分離する必要がある場合は、得られた固体を、Ｎａ2ＣＯ3水溶液により洗浄すると、４−モノ体だけが溶解し、除去できる。
【００２９】
以下、本発明の方法の好ましい実施態様を列記する。
（１）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の溶媒が水である本発明の方法。水であると、反応収率、容積効率が共に高く、有機溶媒回収という余分の操作を必要としないので、後処理が容易であるからである。
（２）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液とを混合する際の、該水酸化物の量は、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液中の酸を中和した後の過剰量が、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩に対して１．１〜２０倍当量、好ましくは１．５〜１０倍当量である本発明又は上記（１）の実施態様の方法。上述したように、レゾルシノールの溶解度を高め、存在する（置換）ベンゼンジアゾニウム塩と生成した４，６−ジ体の安定性も高めるからである。
（３）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液と、レゾルシノール又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との混合における（置換）ジアゾニウム塩の量が、レゾルシノール及び／又はその塩の合計量に対して２．０５〜２．２０倍モルである本発明又は上記（１）又は（２）の実施態様の方法。２．０５モル以下であると、レゾルシノール及び／又はモノ体が残り易く、２．２０倍モル以上であるとトリ体が生成し易くなるからである。
（４）（置換）ベンゼンジアゾニウム塩がベンゼンジアゾニウム塩である本発明又は上記（１）、（２）と（３）の実施態様の方法。ベンゼンジアゾニウムが最も工業経済的だからである。
（５）アルカリ金属の水酸化物が水酸化ナトリウムである本発明又は上記（１）、（２）、（３）と（４）の実施態様の方法。水酸化ナトリウムが経済的で扱いやすいからである。
【００３０】
又、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物とを混合しアルカリ性とする操作は、該混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との反応を行う反応容器への連結ラインの中で行うことが可能である。これにより、反応容器及び／又は混合液の貯蔵槽の数を減少できる。
【００３１】
４，６−ジ体の還元は、Ｐｄ−Ｃなどの金属触媒を用いて行う。この際に水溶媒又は低級アルコールを加えた水とアルコールの混合溶媒を用い、４，６−ジ体の３〜５倍モルの塩酸、触媒を加えて、水素で常圧又は加圧で還元を行う。
【００３２】
還元後、触媒を濾別し、濾液に多量の塩酸を加えると４，６−ジアミノレゾルシノール塩酸塩が析出する。これを濾集することにより４，６−ジアミノレゾルシノール塩酸塩を得る事ができる。この濾液は、酸素を断ってアルカリ性にするとアニリンがオイル層として分離してくるので、回収し再使用が可能である。
【００３３】
【実施例】
以下、実施例によってさらに具体的に説明するが、これらによって本発明は、なんら限定されるものではない。
実施例１：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液とＮａＯＨ４．９ｇと水１２．３ｇからなる溶液を同じモル比率でポンプにより送液し、１０℃に冷却しながらライン上で混合し、この混合液をレゾルシノール２．２ｇ、ＮａＯＨ２．４ｇ及び水１１ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間にわたり加えた。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。
反応混合物に塩酸を加えて酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ生成した４，６−ジ体の量は５．８ｇで収率は９１％であった。
【００３４】
実施例２：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液をＮａＯＨ５．５ｇ、水１３．８ｇよりなる溶液に１０℃以下で滴下し混合溶液を調製した。
この混合溶液をレゾルシノール２．２ｇ、ＮａＯＨ２．４ｇ、水１１ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に塩酸を加え酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ生成した４，６−ジ体の量は５．６ｇで収率は８８％であった。
【００３５】
実施例３：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液をＮａＯＨ５．５ｇ、水１３．８ｇよりなる溶液に１０℃以下で滴下し混合溶液を調製した。
この混合溶液をレゾルシノール２．２ｇ、水１１ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に塩酸を加え酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ４，６−ジ体の量は５．８ｇで収率は９１％であった。
【００３６】
実施例４：
アニリン４．１ｇ、３５％塩酸９．８ｇ及び水５ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム３．０４ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
この塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液をＮａＯＨ５．５ｇ、水１３．８ｇよりなる溶液に１０℃以下で滴下し混合溶液を調製した。
この混合溶液をレゾルシノール２．２ｇ、水５ｇよりなる混合液に１０℃で４０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で３時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に塩酸を加え酸性とし、析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ４，６−ジ体の量は５．７ｇで収率は９０％であった。
【００３７】
比較例１：
アニリン３．７６ｇ、３５％塩酸９．４ｇ及び水１０ｇの混合溶液中に、０〜５℃で亜硝酸ナトリウム２．７６ｇを水５．５ｇに溶解させた溶液を滴下し、塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を合成した。
レゾルシノール２．２ｇ、ＮａＯＨ８ｇ、水２２ｇを仕込み１０℃で良く攪拌した後、別途合成した上記の塩化ベンゼンジアゾニウム水溶液を１０℃を保ちながら３０分間かけて滴下した。滴下終了後１０℃で２時間攪拌した後、不溶物を濾別し、その濾集物を水３０ｇで洗浄し、濾液と洗浄液を合わせ塩酸により酸性とした。析出した固体を濾集し、水洗後、乾燥して暗赤色固体を得た。液体クロマトグラフィーで定量したところ４，６−ジ体の量は２．２２ｇで収率は３５％であった。
【００３８】
【発明の効果】
（置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液を混合し、アルカリ性とした混合液を得、この混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩を混合し反応させることにより、レゾルシノールの濃度を低くしなくても、高い収率を維持することができる。
これにより、反応容積を従来法の約１／５ないし１／１５に下げること（換言すれば、容積効率を５ないし１５倍に上げること）が可能になった。
Claims (7)
- 式［１］
- （置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の溶媒が水である請求項１に記載の４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法。
- （置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液とを混合する際の該水酸化物の量は、前記（置換）ベンゼンジアゾニウム塩溶液中の酸を中和した後、更にアルカリ性にするための過剰量として、（置換）ベンゼンジアゾニウム塩に対して１．１倍当量から２０倍当量である請求項１又は２に記載の４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法。
- （置換）ベンゼンジアゾニウム塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の混合液と、レゾルシノール又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との混合における（置換）ジアゾニウム塩の量が、レゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩の合計量に対して２．０５〜２．２０倍モルである請求項１乃至３のいずれかに記載の４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法。
- （置換）ベンゼンジアゾニウム塩がベンゼンジアゾニウム塩である請求項１乃至４のいずれかに記載の４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法。
- 水酸化物が水酸化ナトリウムである請求項１乃至５のいずれかに記載の４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法。
- （置換）ベンゼンジアゾニウム塩の溶液とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物の溶液又は懸濁液の混合を、該混合液とレゾルシノール及び／又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩との反応を行う反応容器へのラインの中で行う請求項１乃至６のいずれかに記載の４，６−ビス（置換）フェニルアゾレゾルシノールの製造法。
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