JP4747411B2 - ４−アルキルレゾルシンの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４−アルキルレゾルシンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
４−アルキルレゾルシンは医薬品やその中間体、樹脂の添加剤や原料として工業的に用いられている。中でも、４−ｎ−へキシルレゾルシンは回虫や十二指腸虫の駆虫剤として使用されている。
【０００３】
４−アルキルレゾルシンの製造方法としては、例えば米国特許第４０９３６６７号明細書にはレゾルシンとｎ−へキシル臭素塩等を反応させてエーテルを合成し、その後、転位させて４−ｎ−へキシルレゾルシンを製造する方法が示されている。しかし、この製造方法は、２段の反応であるため装置が複雑になりコストが高くなるという問題点がある。
【０００４】
英国特許第１５８１４２８号明細書には、アルミナを触媒とし、レゾルシンとｎ−へキサノールを液相で反応させて４−ｎ−へキシルレゾルシンを製造する方法が記載されている。しかし、この製造方法では４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率が３０％以下であり、目的とする４−アルキルレゾルシンの選択率が低いという問題点がある。また、ルイス酸を用いたフリーデル・クラフツ反応によるアルキル化も広く知られているが、この手法は腐食性の高い物質を用いるので装置の腐食が進み易いという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、４−アルキルレゾルシンを、１段の反応でかつ腐食性の高い物質を用いることなく、高選択率で製造することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の状況に鑑み、４−アルキルレゾルシンを製造する方法について鋭意研究を続け、特定の範囲の金属の酸化物および水酸化物から選ばれる一種以上を触媒として用い、アルコールを超臨界状態にしてレゾルシンと反応させることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、レゾルシンとアルコールとを該アルコールが超臨界状態になる条件下で、周期表の１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、６Ａ、７Ａ、８、４Ｂ族に属する金属の酸化物および水酸化物から選ばれる一種以上を触媒として用いて反応させる４−アルキルレゾルシンの製造方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の製造方法において、出発原料であるアルコールは、一般式（２）
Ｒ1−ＯＨ ……（２）
（Ｒ1は炭素数１〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基を表す。）
で示される
【０００９】
一般式（２）で示されるアルコールとして、具体的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｎ−へキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、ｎ−ノナノール、ｎ−デカノールおよびｎ−ドデカノールがあげらけ、これらのうちメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノールおよびｎ−へキサノールが工業的に有用であり好ましく、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノールおよびｉ−プロパノールがさらに好ましい。
【００１０】
レゾルシンに対するアルコールのモル比は、１から１０００の範囲が好ましく、２から３００の範囲がより好ましく、５から５０の範囲がさらに好ましい。
【００１１】
本発明の製造方法は、アルコールが超臨界状態になる条件下で反応させることを特徴とする。
物質には、固有の気体、液体、固体の３態があり、さらに、臨界温度および臨界圧力以上になると、圧力をかけても凝縮（液化）しない流体相がある。この状態を超臨界状態といい、超臨界状態にある物質を超臨界流体という。
【００１２】
超臨界流体は、液体や気体の通常の性質と異なる性質を示す。超臨界流体の密度はその物質の液体に近く、超臨界流体の粘度はその物質の気体に近く、熱伝導率と拡散係数は、気体と液体の中間的性質を示す。超臨界流体は「液体ではない溶媒」であり、超臨界流体が高密度、低粘性および高拡散性であるために反応が進み易くなるものと思われるが、機構は明らかではない。また、超臨界流体を用いた反応は、超臨界流体がその物質の液相に近い密度を持つため、気相反応と比較して反応装置を小さくできる利点がある。
【００１３】
本発明の製造方法においては、アルコールが超臨界状態になる条件下で反応させることが必要である。アルコールとしてメタノールを用いる場合には、メタノールは臨界温度が２４０℃で臨界圧力が８．０ＭＰａなので、２４０℃以上および８．０ＭＰａ以上の条件で反応を行う。エタノールを用いる場合には、エタノールは臨界温度が２４１℃で臨界圧力が６．１ＭＰａなので、２４１℃以上および６．１ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−プロパノールを用いる場合には、ｎ−プロパノールの臨界温度は２６４℃で臨界圧力は５．２ＭＰａなので、２６４℃以上および５．２ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−ブタノールを用いる場合には、ｎ−ブタノールの臨界温度は２９０℃で臨界圧力は４．４ＭＰａなので、２９０℃以上および４．４ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−ペンタノールを用いる場合には、ｎ−ペンタノールの臨界温度は３１５℃で臨界圧力は３．９ＭＰａなので、３１５℃以上および３．９ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−ヘキサノールを用いる場合には、ｎ−ヘキサノールの臨界温度は３３７℃で臨界圧力は３．４ＭＰａなので、３３７℃以上および３．４ＭＰａ以上の条件で反応を行う。
【００１４】
本発明の製造方法においては、反応温度はレゾルシンが分解しないように４５０℃以下であることが好ましい。反応装置の耐圧を増すためにコストがかかるので、反応圧力は工業的実施が容易な２５ＭＰａ以下であることが好ましく、２０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。本発明の製造方法における反応時間は、１分〜２４時間の範囲が好ましく、さらに好ましくは１分〜５時間の範囲である。
【００１５】
本発明で用いる触媒としては、金属酸化物としては、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、酸化セシウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化オスミウム、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化白金、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化サマリウムが挙げられる。また、金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化スカンジウム、水酸化イットリウム、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、水酸化ハフニウム、水酸化クロム、水酸化モリブデン、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化ルテニウム、水酸化オスミウム、水酸化コバルト、水酸化ロジウム、水酸化イリジウム、水酸化ニッケル、水酸化パラジウム、水酸化白金、水酸化ゲルマニウム、水酸化錫、水酸化ランタン、水酸化セリウム、水酸化サマリウムが挙げられる。これらの触媒のうち、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫が好ましく、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マンガンが選択率向上効果が高くさらに好ましい。
【００１６】
本発明の製造方法において用いる触媒量は、反応に用いるレゾルシン１００重量部に対して、０．０１から５０重量部の範囲が好ましく、０．１から２０重量部の範囲がより好ましい。
【００１７】
本発明は種々の反応態様で実施できる。例えば、回分方式で行っても良いし、流通方式で行っても良い。
【００１８】
本発明の製造方法において反応終了後の反応混合物には、４−アルキルレゾルシンのほかに、未反応の原料、副反応による生成物が含まれることもある。各種の用途に必要な純度まで、４−アルキルレゾルシンを分離することができる。分離の方法は、特に限定されず、蒸留、抽出等の通常工業的に使用できる方法が適用できる。
【００１９】
本発明の製造方法によれば、レゾルシンとアルコールから腐食性の高い物質を用いることなく１段の反応でかつ高選択率で４−アルキルレゾルシンを製造する方法が提供できる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
実施例において反応後に残存した原料および生成物は、ガスクロマトグラフィー質量分析装置ＨＰ−６８９０（ＧＣ：ヒューレット・パッカード製）−ＨＰ−５９７３（ＭＳ：ヒューレット・パッカード製）を用いて同定し、ＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）が付属しているガスクロマトグラフィー装置ＧＣ−３５３Ｂ（ジーエルサイエンス製）を用いて定量分析を行った。
【００２１】
転化率は、（転化率）＝｛１−（反応液中に未反応で残存したレゾルシンのクロマトグラフの面積）／（反応液中に未反応で残存したレゾルシンおよび全反応生成物のクロマトグラフの面積の和）｝×１００（％）の式を用いて計算した。また、選択率は、（選択率）＝｛（特定の反応生成物のガスクロマトグラフの面積）／（全反応生成物のガスクロマトグラフの面積の和）｝×１００（％）の式を用いて計算した。
【００２２】
実施例１
レゾルシン（和光純薬製、試薬特級）を０．０９７ｇとｎ−ヘキサノール（和光純薬製、試薬特級）を１．５１１ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１７）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）（高純度化学製試薬、純度９９％）を４．８ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．９重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は４０モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は５３モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率１モル％、ジヘキシルレゾルシンが選択率１２モル％で生成した。
【００２３】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定（圧力計を取付けるとオートクレーブの内容積が少し増加するため値が僅かにズレるので推定値しか得られない）するため、以下の実験を行った。同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとｎ−ヘキサノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は５ＭＰａであり、反応中の圧力も５ＭＰａと推定された。
【００２４】
実施例２
レゾルシンを０．１０９ｇとｎ−ヘキサノールを１．５１２ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）と酸化バリウム（ＢａＯ）（高純度化学製試薬、純度９９％以上）を５．０ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．６重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は４４モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は５９モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率１モル％、ジヘキシルレゾルシンが選択率３モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２５】
実施例３
レゾルシンを０．１０３ｇとｎ−ヘキサノールを１．４９８ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１６）と酸化マンガン（ＭｎＯ2）（高純度化学製試薬、純度９９．９９％）を４．８ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．７重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は１２モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は７３モル％であった。また、副生物としてジヘキシルレゾルシンが選択率４モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２６】
実施例４
レゾルシンを０．１０１ｇとｎ−ヘキサノールを１．５５０ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１７）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）（高純度化学製試薬、純度９９％）を５．０ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して５．０重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は１５モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は７０モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率３モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２７】
比較例１
レゾルシンを０．１０７ｇとｎ−ヘキサノールを１．５１４ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は２モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は４９モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率４モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２８】
比較例２
レゾルシンを０．０２１ｇとｎ−ヘキサノールを０．３００ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を１．１ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して５．２重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は３モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンは生成しなかった。
【００２９】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定するため、同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとｎ−ヘキサノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は１ＭＰａであり、反応中の圧力も１ＭＰａと推定された。この反応は気相で行われた。
【００３０】
実施例５
レゾルシンを０．１０５ｇとエタノール（和光純薬製、試薬特級）を１．５１０ｇ（（エタノール）／（レゾルシン）モル比３５）と酸化カルシウム（ＣａＯ）（和光純薬製試薬、純度９９．９％）を６．０ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して５．７重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は７９モル％で、４−エチルレゾルシンの選択率は６５モル％であった。また、副生物としてジエチルレゾルシンが選択率３１モル％で生成した。
【００３１】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定（するため、同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとエタノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は１０ＭＰａであり、反応中の圧力も１０ＭＰａと推定された。
【００３２】
実施例６
レゾルシンを０．１０６ｇとエタノールを１．５０２ｇ（（エタノール）／（レゾルシン）モル比３５）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を５．２ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．９重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。１５分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は３８モル％で、４−エチルレゾルシンの選択率は８５モル％であった。また、副生物として２−エチルレゾルシンが選択率１モル％で、ジエチルレゾルシンが選択率６モル％で生成した。反応中の圧力は１０ＭＰａと推定された。
【００３３】
実施例７
レゾルシンを０．１０５ｇとメタノール（和光純薬製、試薬特級）を１．３４１ｇ（（メタノール）／（レゾルシン）モル比４４）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を４．９ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．７重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。１５分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は４７モル％で、４−メチルレゾルシンの選択率は７３モル％であった。また、副生物として２−メチルレゾルシンが選択率４モル％で、ジメチルレゾルシンが選択率１６モル％で生成した。
【００３４】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定（圧力計を取付けるとオートクレーブの内容積が少し増加するため値が僅かにズレるので推定値しか得られない）するため、以下の実験を行った。同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとメタノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は１３ＭＰａであり、反応中の圧力も１３ＭＰａと推定された。
【００３５】
比較例３
レゾルシンを０．１０５ｇとｎ−ヘキサノールを１．４９３ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）と、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）（和光純薬製試薬、２００メッシュ）を４．７ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．５重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は２５モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は１６モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率１７モル％、ジヘキシルレゾルシンが選択率７モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、レゾルシンとアルコールから１段の反応でかつ腐食性の高い試薬を用いることなく、高選択率で４−アルキルレゾルシンを製造することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、４−アルキルレゾルシンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
４−アルキルレゾルシンは医薬品やその中間体、樹脂の添加剤や原料として工業的に用いられている。中でも、４−ｎ−へキシルレゾルシンは回虫や十二指腸虫の駆虫剤として使用されている。
【０００３】
４−アルキルレゾルシンの製造方法としては、例えば米国特許第４０９３６６７号明細書にはレゾルシンとｎ−へキシル臭素塩等を反応させてエーテルを合成し、その後、転位させて４−ｎ−へキシルレゾルシンを製造する方法が示されている。しかし、この製造方法は、２段の反応であるため装置が複雑になりコストが高くなるという問題点がある。
【０００４】
英国特許第１５８１４２８号明細書には、アルミナを触媒とし、レゾルシンとｎ−へキサノールを液相で反応させて４−ｎ−へキシルレゾルシンを製造する方法が記載されている。しかし、この製造方法では４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率が３０％以下であり、目的とする４−アルキルレゾルシンの選択率が低いという問題点がある。また、ルイス酸を用いたフリーデル・クラフツ反応によるアルキル化も広く知られているが、この手法は腐食性の高い物質を用いるので装置の腐食が進み易いという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、４−アルキルレゾルシンを、１段の反応でかつ腐食性の高い物質を用いることなく、高選択率で製造することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の状況に鑑み、４−アルキルレゾルシンを製造する方法について鋭意研究を続け、特定の範囲の金属の酸化物および水酸化物から選ばれる一種以上を触媒として用い、アルコールを超臨界状態にしてレゾルシンと反応させることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、レゾルシンとアルコールとを該アルコールが超臨界状態になる条件下で、周期表の１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、６Ａ、７Ａ、８、４Ｂ族に属する金属の酸化物および水酸化物から選ばれる一種以上を触媒として用いて反応させる４−アルキルレゾルシンの製造方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の製造方法において、出発原料であるアルコールは、一般式（２）
Ｒ1−ＯＨ ……（２）
（Ｒ1は炭素数１〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基を表す。）
で示される
【０００９】
一般式（２）で示されるアルコールとして、具体的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｎ−へキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−オクタノール、ｎ−ノナノール、ｎ−デカノールおよびｎ−ドデカノールがあげらけ、これらのうちメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノールおよびｎ−へキサノールが工業的に有用であり好ましく、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノールおよびｉ−プロパノールがさらに好ましい。
【００１０】
レゾルシンに対するアルコールのモル比は、１から１０００の範囲が好ましく、２から３００の範囲がより好ましく、５から５０の範囲がさらに好ましい。
【００１１】
本発明の製造方法は、アルコールが超臨界状態になる条件下で反応させることを特徴とする。
物質には、固有の気体、液体、固体の３態があり、さらに、臨界温度および臨界圧力以上になると、圧力をかけても凝縮（液化）しない流体相がある。この状態を超臨界状態といい、超臨界状態にある物質を超臨界流体という。
【００１２】
超臨界流体は、液体や気体の通常の性質と異なる性質を示す。超臨界流体の密度はその物質の液体に近く、超臨界流体の粘度はその物質の気体に近く、熱伝導率と拡散係数は、気体と液体の中間的性質を示す。超臨界流体は「液体ではない溶媒」であり、超臨界流体が高密度、低粘性および高拡散性であるために反応が進み易くなるものと思われるが、機構は明らかではない。また、超臨界流体を用いた反応は、超臨界流体がその物質の液相に近い密度を持つため、気相反応と比較して反応装置を小さくできる利点がある。
【００１３】
本発明の製造方法においては、アルコールが超臨界状態になる条件下で反応させることが必要である。アルコールとしてメタノールを用いる場合には、メタノールは臨界温度が２４０℃で臨界圧力が８．０ＭＰａなので、２４０℃以上および８．０ＭＰａ以上の条件で反応を行う。エタノールを用いる場合には、エタノールは臨界温度が２４１℃で臨界圧力が６．１ＭＰａなので、２４１℃以上および６．１ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−プロパノールを用いる場合には、ｎ−プロパノールの臨界温度は２６４℃で臨界圧力は５．２ＭＰａなので、２６４℃以上および５．２ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−ブタノールを用いる場合には、ｎ−ブタノールの臨界温度は２９０℃で臨界圧力は４．４ＭＰａなので、２９０℃以上および４．４ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−ペンタノールを用いる場合には、ｎ−ペンタノールの臨界温度は３１５℃で臨界圧力は３．９ＭＰａなので、３１５℃以上および３．９ＭＰａ以上の条件で反応を行う。ｎ−ヘキサノールを用いる場合には、ｎ−ヘキサノールの臨界温度は３３７℃で臨界圧力は３．４ＭＰａなので、３３７℃以上および３．４ＭＰａ以上の条件で反応を行う。
【００１４】
本発明の製造方法においては、反応温度はレゾルシンが分解しないように４５０℃以下であることが好ましい。反応装置の耐圧を増すためにコストがかかるので、反応圧力は工業的実施が容易な２５ＭＰａ以下であることが好ましく、２０ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。本発明の製造方法における反応時間は、１分〜２４時間の範囲が好ましく、さらに好ましくは１分〜５時間の範囲である。
【００１５】
本発明で用いる触媒としては、金属酸化物としては、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、酸化セシウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウム、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化オスミウム、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化白金、酸化ゲルマニウム、酸化錫、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化サマリウムが挙げられる。また、金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化スカンジウム、水酸化イットリウム、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、水酸化ハフニウム、水酸化クロム、水酸化モリブデン、水酸化マンガン、水酸化鉄、水酸化ルテニウム、水酸化オスミウム、水酸化コバルト、水酸化ロジウム、水酸化イリジウム、水酸化ニッケル、水酸化パラジウム、水酸化白金、水酸化ゲルマニウム、水酸化錫、水酸化ランタン、水酸化セリウム、水酸化サマリウムが挙げられる。これらの触媒のうち、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化ゲルマニウム、酸化錫が好ましく、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マンガンが選択率向上効果が高くさらに好ましい。
【００１６】
本発明の製造方法において用いる触媒量は、反応に用いるレゾルシン１００重量部に対して、０．０１から５０重量部の範囲が好ましく、０．１から２０重量部の範囲がより好ましい。
【００１７】
本発明は種々の反応態様で実施できる。例えば、回分方式で行っても良いし、流通方式で行っても良い。
【００１８】
本発明の製造方法において反応終了後の反応混合物には、４−アルキルレゾルシンのほかに、未反応の原料、副反応による生成物が含まれることもある。各種の用途に必要な純度まで、４−アルキルレゾルシンを分離することができる。分離の方法は、特に限定されず、蒸留、抽出等の通常工業的に使用できる方法が適用できる。
【００１９】
本発明の製造方法によれば、レゾルシンとアルコールから腐食性の高い物質を用いることなく１段の反応でかつ高選択率で４−アルキルレゾルシンを製造する方法が提供できる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
実施例において反応後に残存した原料および生成物は、ガスクロマトグラフィー質量分析装置ＨＰ−６８９０（ＧＣ：ヒューレット・パッカード製）−ＨＰ−５９７３（ＭＳ：ヒューレット・パッカード製）を用いて同定し、ＦＩＤ（水素炎イオン化検出器）が付属しているガスクロマトグラフィー装置ＧＣ−３５３Ｂ（ジーエルサイエンス製）を用いて定量分析を行った。
【００２１】
転化率は、（転化率）＝｛１−（反応液中に未反応で残存したレゾルシンのクロマトグラフの面積）／（反応液中に未反応で残存したレゾルシンおよび全反応生成物のクロマトグラフの面積の和）｝×１００（％）の式を用いて計算した。また、選択率は、（選択率）＝｛（特定の反応生成物のガスクロマトグラフの面積）／（全反応生成物のガスクロマトグラフの面積の和）｝×１００（％）の式を用いて計算した。
【００２２】
実施例１
レゾルシン（和光純薬製、試薬特級）を０．０９７ｇとｎ−ヘキサノール（和光純薬製、試薬特級）を１．５１１ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１７）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）（高純度化学製試薬、純度９９％）を４．８ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．９重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は４０モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は５３モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率１モル％、ジヘキシルレゾルシンが選択率１２モル％で生成した。
【００２３】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定（圧力計を取付けるとオートクレーブの内容積が少し増加するため値が僅かにズレるので推定値しか得られない）するため、以下の実験を行った。同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとｎ−ヘキサノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は５ＭＰａであり、反応中の圧力も５ＭＰａと推定された。
【００２４】
実施例２
レゾルシンを０．１０９ｇとｎ−ヘキサノールを１．５１２ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）と酸化バリウム（ＢａＯ）（高純度化学製試薬、純度９９％以上）を５．０ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．６重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は４４モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は５９モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率１モル％、ジヘキシルレゾルシンが選択率３モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２５】
実施例３
レゾルシンを０．１０３ｇとｎ−ヘキサノールを１．４９８ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１６）と酸化マンガン（ＭｎＯ2）（高純度化学製試薬、純度９９．９９％）を４．８ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．７重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は１２モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は７３モル％であった。また、副生物としてジヘキシルレゾルシンが選択率４モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２６】
実施例４
レゾルシンを０．１０１ｇとｎ−ヘキサノールを１．５５０ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１７）と酸化マグネシウム（ＭｇＯ）（高純度化学製試薬、純度９９％）を５．０ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して５．０重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は１５モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は７０モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率３モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２７】
比較例１
レゾルシンを０．１０７ｇとｎ−ヘキサノールを１．５１４ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は２モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は４９モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率４モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００２８】
比較例２
レゾルシンを０．０２１ｇとｎ−ヘキサノールを０．３００ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を１．１ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して５．２重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は３モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンは生成しなかった。
【００２９】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定するため、同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとｎ−ヘキサノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は１ＭＰａであり、反応中の圧力も１ＭＰａと推定された。この反応は気相で行われた。
【００３０】
実施例５
レゾルシンを０．１０５ｇとエタノール（和光純薬製、試薬特級）を１．５１０ｇ（（エタノール）／（レゾルシン）モル比３５）と酸化カルシウム（ＣａＯ）（和光純薬製試薬、純度９９．９％）を６．０ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して５．７重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は７９モル％で、４−エチルレゾルシンの選択率は６５モル％であった。また、副生物としてジエチルレゾルシンが選択率３１モル％で生成した。
【００３１】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定（するため、同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとエタノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は１０ＭＰａであり、反応中の圧力も１０ＭＰａと推定された。
【００３２】
実施例６
レゾルシンを０．１０６ｇとエタノールを１．５０２ｇ（（エタノール）／（レゾルシン）モル比３５）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を５．２ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．９重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。１５分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は３８モル％で、４−エチルレゾルシンの選択率は８５モル％であった。また、副生物として２−エチルレゾルシンが選択率１モル％で、ジエチルレゾルシンが選択率６モル％で生成した。反応中の圧力は１０ＭＰａと推定された。
【００３３】
実施例７
レゾルシンを０．１０５ｇとメタノール（和光純薬製、試薬特級）を１．３４１ｇ（（メタノール）／（レゾルシン）モル比４４）と、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）を４．９ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．７重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。１５分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は４７モル％で、４−メチルレゾルシンの選択率は７３モル％であった。また、副生物として２−メチルレゾルシンが選択率４モル％で、ジメチルレゾルシンが選択率１６モル％で生成した。
【００３４】
本オートクレーブには圧力計が付属しないので、反応中の圧力を推定（圧力計を取付けるとオートクレーブの内容積が少し増加するため値が僅かにズレるので推定値しか得られない）するため、以下の実験を行った。同一のオートクレーブに圧力計を付け、同量のレゾルシンとメタノールを仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温して、圧力を測定した。圧力の値は１３ＭＰａであり、反応中の圧力も１３ＭＰａと推定された。
【００３５】
比較例３
レゾルシンを０．１０５ｇとｎ−ヘキサノールを１．４９３ｇ（（ｎ−ヘキサノール）／（レゾルシン）モル比１５）と、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）（和光純薬製試薬、２００メッシュ）を４．７ｍｇ（レゾルシン１００重量部に対して４．５重量部）とをオートクレーブ（ＳＵＳ３１６製、内容積４．５ｍｌ、圧力計なし）に仕込み、サンドバスにて３５０℃まで昇温し反応を開始した。３０分後オートクレーブを急冷し、室温（約２５℃）に戻った後に反応液をオートクレーブから取り出した。上記の方法により定量したところレゾルシンの転化率は２５モル％で、４−ｎ−へキシルレゾルシンの選択率は１６モル％であった。また、副生物として２−ｎ−へキシルレゾルシンが選択率１７モル％、ジヘキシルレゾルシンが選択率７モル％で生成した。反応中の圧力は５ＭＰａと推定された。
【００３６】
【表１】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、レゾルシンとアルコールから１段の反応でかつ腐食性の高い試薬を用いることなく、高選択率で４−アルキルレゾルシンを製造することができる。
Claims (2)
- レゾルシンとアルコールとを、該アルコールが超臨界状態になる条件下で、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムの酸化物および水酸化物から選ばれる一種以上を触媒として用いて反応させることを特徴とする４−アルキルレゾルシンの製造方法。
- アルコールが一般式（１）
Ｒ1−ＯＨ ……（１）
（Ｒ1は炭素数１〜１２の直鎖又は分岐のアルキル基を表す。）
で示されるアルコールである請求項１記載の４-アルキルレゾルシンの製造方法。
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