JP5380683B2 - Process for producing aromatic hydroxycarboxylic acid - Google Patents

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Description

本件発明は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物を、アルカリ金属塩化することなく芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid without subjecting an aromatic hydroxy compound as a raw material to alkali metal chloride.

芳香族ヒドロキシカルボン酸は、食品や化粧品などの防腐剤や保存料、また顔料や染料、液晶高分子やエンジニアリングプラスティックなどの原材料あるいは中間体として重要な化合物である。   Aromatic hydroxycarboxylic acids are important compounds as preservatives and preservatives for foods and cosmetics, and as raw materials or intermediates for pigments and dyes, liquid crystal polymers and engineering plastics.

従来、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)や、p-ヒドロキシ安息香酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する場合、原料となるフェノールやナフトールなどの芳香族ヒドロキシ化合物をナトリウムなどのアルカリ金属塩とし、反応を行うのが一般的であった。例えば、有名な反応としては、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物をアルカリ金属塩として、二酸化炭素と固気相反応を行わせることで、芳香族ヒドロキシカルボン酸を得るコルベ・シュミット反応(Kolbe-Schmitt reaction)などが一般的である。   Conventionally, when producing an aromatic hydroxycarboxylic acid such as salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) or p-hydroxybenzoic acid, the raw material aromatic hydroxy compound such as phenol or naphthol is an alkali metal salt such as sodium, It was common to carry out the reaction. For example, as a well-known reaction, Kolbe-Schmitt reaction (Kolbe-Schmitt reaction) which obtains aromatic hydroxycarboxylic acid by carrying out solid-phase reaction with carbon dioxide using an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group as an alkali metal salt. reaction) etc. is common.

また、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩としない方法としては、特許文献1に記載されているように、芳香族ヒドロキシ化合物と、無機炭酸塩、二酸化炭素を水素化トリフェニルなどの溶融剤の存在下で、473K以上の温度にて、0.05-2.5MPaの圧力下で反応することで、芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する方法が示されている。
特開2002−302465
In addition, as described in Patent Document 1, as a method of not using an aromatic hydroxy compound as a raw material as an alkali metal salt, melting an aromatic hydroxy compound, an inorganic carbonate, and carbon dioxide with triphenyl hydride or the like. A method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid by reacting at a temperature of 473 K or higher under a pressure of 0.05 to 2.5 MPa in the presence of an agent is shown.
JP 2002-302465 A

しかし、コルベ・シュミット反応では、原料をアルカリ金属塩としているため、反応終了後、アルカリ金属と芳香族ヒドロキシカルボン酸との分離操作が必要となる。また、特許文献1に示されているように芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法では、反応終了後、溶剤との分離操作が必要となる。   However, since the raw material is an alkali metal salt in the Kolbe-Schmidt reaction, it is necessary to separate the alkali metal and the aromatic hydroxycarboxylic acid after the completion of the reaction. Moreover, as shown in Patent Document 1, in the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid, a separation operation from a solvent is required after completion of the reaction.

このような、反応終了後の精製操作は、芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するためのコストを押し上げてしまう。   Such a purification operation after completion of the reaction increases the cost for producing the aromatic hydroxycarboxylic acid.

上記問題に鑑み、本件発明では次の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を提供する。すなわち、第一の発明としては、芳香族ヒドロキシ化合物と塩基性触媒と超臨界流体状態の二酸化炭素と、を反応させることを特徴とする、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を提供する。   In view of the above problems, the present invention provides the following method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid. That is, as a first invention, there is provided a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid, characterized by reacting an aromatic hydroxy compound, a basic catalyst, and carbon dioxide in a supercritical fluid state.

第二の発明としては、塩基性触媒は、炭酸カリウムであることを特徴とする第一の発明に記載の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を提供する。   As a second invention, there is provided the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to the first invention, wherein the basic catalyst is potassium carbonate.

第三の発明としては、芳香族ヒドロキシ化合物はフェノールであることを特徴とする第一の発明に記載の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を提供する。   As a third invention, there is provided the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to the first invention, wherein the aromatic hydroxy compound is phenol.

第四の発明としては、芳香族ヒドロキシ化合物は1-ナフトールまたは2-ナフトールであることを特徴とする第一の発明に記載の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を提供する。   As a fourth invention, there is provided the process for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to the first invention, wherein the aromatic hydroxy compound is 1-naphthol or 2-naphthol.

第五の発明としては、芳香族ヒドロキシ化合物と塩基性触媒と二酸化炭素を充填し、二酸化炭素を超臨界流体状態に保つ反応炉と、芳香族ヒドロキシ化合物を反応炉に充填するための第一充填部と、塩基性触媒を反応炉に充填するための第二充填部と、二酸化炭素を反応炉に充填するための第三充填部と、前記各部材が充填された状態の反応炉を二酸化炭素が超臨界流体状態となるように加圧・温度調整する臨界制御部と、反応炉での生成物である芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応炉から取り出すための取り出し部と、を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置を提供する。   As a fifth invention, a reaction furnace for filling an aromatic hydroxy compound, a basic catalyst, and carbon dioxide and maintaining the carbon dioxide in a supercritical fluid state, and a first filling for filling the reaction furnace with the aromatic hydroxy compound A second filling part for filling the reaction furnace with a basic catalyst, a third filling part for filling the reaction furnace with carbon dioxide, and a reaction furnace filled with the respective members with carbon dioxide. Aromatic hydroxycarboxyl having a critical control unit that pressurizes and adjusts the temperature so as to be in a supercritical fluid state, and a takeout unit for taking out the aromatic hydroxycarboxylic acid that is a product in the reaction furnace from the reaction furnace An acid production apparatus is provided.

本件発明によれば、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩化することなく、また溶融剤などを用いることなく、芳香族ヒドロキシカルボン酸を、製造することが可能となる。これにより、反応終了後、塩基性触媒と、反応生成物の分離は、メタノールなどの有機溶剤に対する溶解度の違いにより分離が容易であり、脱塩や溶剤の分離などの煩雑な分離操作を必要なく芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造することが可能となる。また、これにより、反応装置を流通式にて行うことが可能となる。   According to the present invention, it is possible to produce an aromatic hydroxycarboxylic acid without alkali metal chlorinating an aromatic hydroxy compound as a raw material and without using a melting agent or the like. As a result, the basic catalyst and the reaction product can be easily separated after completion of the reaction due to the difference in solubility in organic solvents such as methanol, and there is no need for complicated separation operations such as desalting and solvent separation. An aromatic hydroxycarboxylic acid can be produced. This also allows the reactor to be run in a flow-through manner.

以下、本件発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本件発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention should not be limited to these embodiments at all, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.

実施形態1は、主に請求項1などに関する。   The first embodiment mainly relates to claim 1 and the like.

実施形態2は、主に請求項2などに関する。   The second embodiment mainly relates to claim 2 and the like.

実施形態3は、主に請求項3などに関する。   The third embodiment mainly relates to claim 3 and the like.

実施形態4は、主に請求項4などに関する。   The fourth embodiment mainly relates to claim 4 and the like.

実施形態5は、主に請求項5などに関する。
<実施形態1>
<実施形態1 概要>
The fifth embodiment mainly relates to claim 5 and the like.
<Embodiment 1>
<Summary of Embodiment 1>

本実施形態は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物と、塩基性触媒を超臨界流体状態の二酸化炭素下で反応させることで、芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する方法である。芳香族ヒドロキシ化合物と二酸化炭素は、常温常圧条件下の二酸化炭素では反応せず、芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩化したり、有機溶剤下にて反応させたりする必要があった。そこで、本件発明では、二酸化炭素を超臨界流体状態とし塩基性触媒を介して反応を行うことで、アルカリ金属塩化する必要や有機溶剤下にて反応することなく、芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する方法を提供する。
<実施形態1 構成>
This embodiment is a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid by reacting an aromatic hydroxy compound as a raw material with a basic catalyst under carbon dioxide in a supercritical fluid state. The aromatic hydroxy compound and carbon dioxide did not react with carbon dioxide under normal temperature and pressure conditions, and the aromatic hydroxy compound had to be chlorinated with an alkali metal or reacted in an organic solvent. Therefore, in the present invention, an aromatic hydroxycarboxylic acid is produced without reacting in the presence of an alkali metal chloride or in an organic solvent by reacting carbon dioxide in a supercritical fluid state via a basic catalyst. Provide a method.
<Configuration of Embodiment 1>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、芳香族ヒドロキシ化合物と塩基性触媒と超臨界流体状態の二酸化炭素とを反応させる。   In the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, an aromatic hydroxy compound, a basic catalyst, and carbon dioxide in a supercritical fluid state are reacted.

従来、フェノールなどの芳香族ヒドロキシ化合物と、二酸化炭素と反応を行う気相−固相系での反応は、二酸化炭素が求電子的であるため、フェノールのような酸性物質とは反応せず、芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩として二酸化炭素を反応させる必要があった。また、特許文献1のように芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩としない製造方法の場合は、溶融剤として有機溶剤を使用し、液相系にて反応を行う必要があった。   Conventionally, the reaction in a gas phase-solid phase system in which an aromatic hydroxy compound such as phenol and carbon dioxide are reacted does not react with an acidic substance such as phenol because carbon dioxide is electrophilic. It was necessary to react carbon dioxide with an aromatic hydroxy compound as an alkali metal salt. Further, in the case of the production method in which the aromatic hydroxy compound is not an alkali metal salt as in Patent Document 1, it is necessary to use an organic solvent as a melting agent and perform the reaction in a liquid phase system.

本件発明では、芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩化せず、また、有機溶剤を用いずに、芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する方法を見いだした。すなわち、超臨界流体状態の二酸化炭素を酸性溶媒とし、塩基性触媒を介して芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造する方法である。   In the present invention, the inventors have found a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound without subjecting the aromatic hydroxy compound to alkali metal chloride or using an organic solvent. That is, this is a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound via a basic catalyst using carbon dioxide in a supercritical fluid state as an acidic solvent.

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法の反応は、まず芳香族ヒドロキシ化合物の水酸基のプロトンが塩基性触媒上のルイス塩基(電子対供与体)点により引き抜かれ、同時にプロトンが引き抜かれた芳香族ヒドロキシ化合物のフェノキシ酸素が塩基性触媒上のルイス酸(電子対受容体)点に結合する。次に、二酸化炭素はルイス酸点に結合したフェノキシアニオンの芳香核と求電子的な反応により芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成が進行する。   In the reaction of the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of the present embodiment, first, the proton of the hydroxyl group of the aromatic hydroxy compound was extracted by the Lewis base (electron pair donor) point on the basic catalyst, and at the same time, the proton was extracted. The phenoxy oxygen of the aromatic hydroxy compound binds to a Lewis acid (electron pair acceptor) point on the basic catalyst. Next, carbon dioxide undergoes an electrophilic reaction with the aromatic nucleus of the phenoxy anion bonded to the Lewis acid point, and generation of an aromatic hydroxycarboxylic acid proceeds.

<芳香族ヒドロキシ化合物>   <Aromatic hydroxy compound>

本発明において用いられる芳香族ヒドロキシ化合物としては、芳香環(単環式芳香環、多環式芳香環、縮合芳香環、芳香族複素環)にヒドロキシル基を1個または2個以上有する化合物であればよい。原料として用いる芳香族ヒドロキシ化合物としては、一般に市販されているもの(例えば、純度98%品など)を使用できるが、不純物の種類や含有量が少ないことが好ましい。   The aromatic hydroxy compound used in the present invention is a compound having one or more hydroxyl groups in an aromatic ring (monocyclic aromatic ring, polycyclic aromatic ring, condensed aromatic ring, aromatic heterocyclic ring). That's fine. As the aromatic hydroxy compound used as a raw material, commercially available products (for example, products having a purity of 98%, etc.) can be used, but it is preferable that the types and contents of impurities are small.

<二酸化炭素>   <CO2>

本発明において用いられる二酸化炭素としては、一般に市販されているもの(例えば純度99%品など)であればよく、特に限定されない。ただし、不純物の種類や含量の少ないものが望ましい。また、二酸化炭素は、希ガスや窒素など不活性ガスで希釈して用いられても良い。本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法では、二酸化炭素は超臨界流体状態にて反応が行われる。二酸化炭素が超臨界流体状態となる条件は、圧力が7.38MPa以上、温度が304.1K以上であり、本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造においては、これらの圧力及び温度以上で反応を行う。   Carbon dioxide used in the present invention is not particularly limited as long as it is commercially available (for example, a product having a purity of 99%). However, it is desirable to have a low impurity type and content. Carbon dioxide may be diluted with an inert gas such as a rare gas or nitrogen. In the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, carbon dioxide is reacted in a supercritical fluid state. The conditions for carbon dioxide to be in a supercritical fluid state are a pressure of 7.38 MPa or more and a temperature of 304.1 K or more. In the production of the aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, the reaction is performed at these pressures and temperatures or more. .

<塩基性触媒>   <Basic catalyst>

本実施形態で用いる塩基性触媒は、ルイス性塩基点を有する触媒である。ルイス性塩基点とは、ルイス酸に対して供与する電子対である。つまり、本実施形態の塩基性触媒はルイス酸に対して供与する電子対を有する塩基性触媒である。   The basic catalyst used in the present embodiment is a catalyst having a Lewis basic point. A Lewis base point is an electron pair donating to a Lewis acid. That is, the basic catalyst of this embodiment is a basic catalyst having an electron pair donating to a Lewis acid.

ここで、芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するために触媒を選定するために、以下の実験を行った。   Here, in order to select a catalyst for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound, the following experiment was conducted.

この実験を行う際の反応条件は、反応温度473K、反応時間5時間、二酸化炭素圧力8MPa、無機固体触媒1gである。原料となる芳香族ヒドロキシ化合物はフェノールを用いた。   The reaction conditions for carrying out this experiment are a reaction temperature of 473 K, a reaction time of 5 hours, a carbon dioxide pressure of 8 MPa, and an inorganic solid catalyst of 1 g. The aromatic hydroxy compound used as a raw material was phenol.

図1に種々の無機固体触媒による芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造したときに生成される、芳香族ヒドロキシカルボン酸(サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)、p-ヒドロキシ安息香酸)の生成量(mol%)を示した。検討を行った無機固体触媒は、Lewis酸触媒であるシリカ(SiO2)および硫酸化ジルコニア(ZrO2-SO4 2-)、酸塩基両性触媒であるγ-アルミナ(ALO-2、ALO-3、ALO-4)およびヒドロキシアパタイト(HAP-1、HAP-2、HAP-3)、塩基性触媒である酸化ジルコニウム(ZRO-2、ZRO-3)、酸化セリウム(CEO-1、CEO-2、CEO-3)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、炭酸カリウム(K2CO3)を用いて検討を行った。その結果、Lewis酸触媒であるシリカおよび硫酸化ジルコニアでは反応が生起しないことが明らかとなった。また、酸塩基両性触媒であるγ-アルミナおよびヒドロキシアパタイトを用いた場合でも、ヒドロキシ安息香酸は生成しない結果となった。これに対し、塩基性触媒上での反応では、ヒドロキシ安息香酸の生成が確認された。この中でも特に炭酸塩である炭酸カリウムにおいてヒドロキシ安息香酸の生成量が多い結果となった。以上の結果から、芳香族ヒドロキシ化合物を超臨界流体状態の二酸化炭素と反応させることで芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するのに必要な触媒は、塩基性触媒であることが示された。より具体的には、本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法において、芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するための塩基性触媒としては、炭酸カリウム(K2CO3)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸リチウム(LiCO3)、炭酸ルビジウム(RbCO3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸水素カリウム(KHCO3)、酢酸カリウム(CH3COOK)などが挙げられる。 Fig. 1 shows the amount of aromatic hydroxycarboxylic acid (salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid), p-hydroxybenzoic acid) produced (mol%) produced when aromatic hydroxycarboxylic acid is produced using various inorganic solid catalysts. )showed that. The inorganic solid catalysts studied were silica (SiO 2 ) and sulfated zirconia (ZrO 2 —SO 4 2− ), Lewis acid catalysts, and γ-alumina (ALO-2, ALO-3), acid-base amphoteric catalysts. , ALO-4) and hydroxyapatite (HAP-1, HAP-2, HAP-3), basic catalysts such as zirconium oxide (ZRO-2, ZRO-3), cerium oxide (CEO-1, CEO-2, CEO-3), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), and potassium carbonate (K 2 CO 3 ) were used. As a result, it was clarified that the reaction does not occur in the Lewis acid catalyst silica and sulfated zirconia. Even when γ-alumina and hydroxyapatite, which are acid-base amphoteric catalysts, were used, hydroxybenzoic acid was not produced. On the other hand, in the reaction on the basic catalyst, production of hydroxybenzoic acid was confirmed. Of these, potassium carbonate, which is a carbonate, produced a large amount of hydroxybenzoic acid. From the above results, it was shown that a catalyst necessary for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid by reacting an aromatic hydroxy compound with carbon dioxide in a supercritical fluid state is a basic catalyst. More specifically, in the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of the present embodiment, potassium carbonate (K 2 CO 3 ), sodium carbonate (Na 2 ) are used as the basic catalyst for producing the aromatic hydroxycarboxylic acid. CO 3 ), lithium carbonate (LiCO 3 ), rubidium carbonate (RbCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ), potassium acetate (CH 3 COOK) It is done.

尚、図1に示した種々の触媒のうち、ALO-2、ALO-3、ALO-4、ZRO-2、ZRO-3、CEO-1、CEO-2、CEO-3は、触媒学会が提供する参照触媒である。
<実施形態1 効果>
Of the various catalysts shown in Fig. 1, ALO-2, ALO-3, ALO-4, ZRO-2, ZRO-3, CEO-1, CEO-2, and CEO-3 are provided by the Catalysis Society of Japan. The reference catalyst.
<Embodiment 1 effect>

本実施形態のように、芳香族ヒドロキシ化合物を塩基性触媒を介して、超臨界流体状態の二酸化炭素と反応させることで、効率的に芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造することが可能となる。また、反応には有機溶剤などの溶媒を用いず、アルカリ金属などを用いずに芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造することが可能となる。
<実施形態2>
<実施形態2 概要>
As in this embodiment, it is possible to efficiently produce an aromatic hydroxycarboxylic acid by reacting an aromatic hydroxy compound with carbon dioxide in a supercritical fluid state via a basic catalyst. In addition, it is possible to produce an aromatic hydroxycarboxylic acid without using a solvent such as an organic solvent in the reaction and without using an alkali metal or the like.
<Embodiment 2>
<Overview of Embodiment 2>

本実施形態は、実施形態1を基本とし、さらに塩基性触媒として炭酸カリウムを用いることを特徴とする芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法である。塩基性触媒として、炭酸カリウムを用いることにより、他の塩基性触媒に比べて高い転化率で芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造することが可能となる。
<実施形態2 構成>
This embodiment is a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid, which is based on Embodiment 1 and further uses potassium carbonate as a basic catalyst. By using potassium carbonate as the basic catalyst, it becomes possible to produce an aromatic hydroxycarboxylic acid at a higher conversion rate than other basic catalysts.
<Embodiment 2 configuration>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、塩基性触媒を炭酸カリウムとした。   In the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, potassium carbonate was used as the basic catalyst.

炭酸カリウムは、特に限定はなく市販されている炭酸カリウムを使用することが可能である。ただし、不純物の種類や含有量が少ないものが望ましい。   Potassium carbonate is not particularly limited, and commercially available potassium carbonate can be used. However, it is desirable that the type and content of impurities be small.

実施形態1に述べたように、本件発明の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法において、触媒として塩基性触媒を用いることが好ましい。このとき、特に芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量が多い塩基性触媒は炭酸カリウム(K2CO3)であった。そこで、本実施形態では、図2に示した炭酸塩の種類による芳香族ヒドロキシカルボン酸生成量への影響を検討した。反応は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用い、製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)とp-ヒドロキシ安息香酸である。反応条件は、反応温度473K、反応時間5時間、二酸化炭素圧力8MPa、炭酸塩触媒10mmolで反応を行った。検討を行った炭酸塩触媒としては、炭酸リチウム(Li2CO3)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)、炭酸ルビジウム(Rb2CO3)、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸水素カリウム(KHCO3)である。反応の結果、図2に示したように、全ての炭酸塩において、ヒドロキシ安息香酸の生成が確認されたが、最もヒドロキシ安息香酸の生成量が多いのは、炭酸カリウムであった。 As described in Embodiment 1, in the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of the present invention, it is preferable to use a basic catalyst as the catalyst. At this time, potassium carbonate (K 2 CO 3 ) was a basic catalyst that produced a large amount of aromatic hydroxycarboxylic acid. Therefore, in this embodiment, the influence on the amount of aromatic hydroxycarboxylic acid produced by the type of carbonate shown in FIG. 2 was examined. In the reaction, phenol is used as the starting aromatic hydroxy compound, and the aromatic hydroxycarboxylic acids produced are salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. The reaction conditions were a reaction temperature of 473 K, a reaction time of 5 hours, a carbon dioxide pressure of 8 MPa, and a carbonate catalyst of 10 mmol. The carbonate catalysts we examined include lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), rubidium carbonate (Rb 2 CO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), barium carbonate (BaCO 3 ), potassium hydrogen carbonate (KHCO 3 ). As a result of the reaction, as shown in FIG. 2, the formation of hydroxybenzoic acid was confirmed in all carbonates, but it was potassium carbonate that produced the largest amount of hydroxybenzoic acid.

次に、最もヒドロキシ安息香酸の生成量の多かった炭酸カリウムについて、カリウムの影響を調べるために、アニオン種の違いによる反応への影響を検討した。反応は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用い、製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)とp-ヒドロキシ安息香酸である。反応条件は、反応温度473K、反応時間5時間、二酸化炭素圧力8MPa、炭酸塩触媒10mmolで反応を行った。検討を行ったカリウム塩触媒としては、硫酸カリウム、硝酸カリウム、酢酸カリウム、塩化カリウム、炭酸カリウムである。反応の結果を図3に示した。反応の結果、硫酸カリウムおよび酢酸カリウムは、ほとんど活性を示さないことが明らかとなった。また、硝酸カリウムおよび塩化カリウムの活性は、炭酸カリウムと比較すると低いことが示唆された。これらのことから、超臨界二酸化炭素中においてフェノールの直接カルボキシル化を行うポイントは、反応に適した塩基性度を有する触媒を選択する必要があり、特に炭酸カリウムが優れていることが示された。   Next, in order to investigate the effect of potassium on potassium carbonate, which produced the largest amount of hydroxybenzoic acid, the influence on the reaction due to the difference in anion species was examined. In the reaction, phenol is used as the starting aromatic hydroxy compound, and the aromatic hydroxycarboxylic acids produced are salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. The reaction conditions were a reaction temperature of 473 K, a reaction time of 5 hours, a carbon dioxide pressure of 8 MPa, and a carbonate catalyst of 10 mmol. The potassium salt catalysts that have been studied are potassium sulfate, potassium nitrate, potassium acetate, potassium chloride, and potassium carbonate. The results of the reaction are shown in FIG. As a result of the reaction, it was revealed that potassium sulfate and potassium acetate showed almost no activity. Moreover, it was suggested that the activity of potassium nitrate and potassium chloride is lower than that of potassium carbonate. From these, it was shown that the point of direct carboxylation of phenol in supercritical carbon dioxide is to select a catalyst having basicity suitable for the reaction, and in particular, potassium carbonate is excellent. .

以上の結果より、本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するためには、塩基性触媒として炭酸カリウムを用いることが望ましいことが示された。
<実施形態2 効果>
From the above results, it was shown that it is desirable to use potassium carbonate as the basic catalyst in order to produce the aromatic hydroxycarboxylic acid of the present embodiment.
<Embodiment 2 effect>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法のように、塩基性触媒として炭酸カリウムを用いることで、効率的に芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造することが可能となる。
<実施形態3>
<実施形態3 概要>
As in the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, by using potassium carbonate as a basic catalyst, it becomes possible to efficiently produce an aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound.
<Embodiment 3>
<Overview of Embodiment 3>

本実施形態は、実施形態1および実施形態2を基本とし、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物がフェノールであることを特徴とする芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法である。原料をフェノールとすることで、本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法によって、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)およびp-ヒドロキシ安息香酸を得ることが可能となる。
<実施形態3 構成>
The present embodiment is a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid, which is based on Embodiments 1 and 2, wherein the aromatic hydroxy compound as a raw material is phenol. By using phenol as the raw material, salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid can be obtained by the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment.
<Embodiment 3 configuration>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、芳香族ヒドロキシ化合物がフェノールである。芳香族ヒドロキシカルボン酸の原料となる芳香族ヒドロキシ化合物をフェノールとすることで、反応後製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)、およびp-ヒドロキシ安息香酸が製造される。   In the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, the aromatic hydroxy compound is phenol. By using phenol as the aromatic hydroxy compound that is the raw material of aromatic hydroxycarboxylic acid, the aromatic hydroxycarboxylic acid produced after the reaction is salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. The

フェノールは、特に限定はなく市販されているフェノールを使用することが可能である。ただし、不純物の種類や含有量が少ないものがのぞましい。   The phenol is not particularly limited, and a commercially available phenol can be used. However, it is preferable to use those having a low impurity type and content.

以下に、芳香族ヒドロキシカルボン酸の原料となる芳香族ヒドロキシ化合物をフェノールとしたときに、種々の反応条件下で芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造したときの具体例を示す。   Hereinafter, specific examples when aromatic hydroxycarboxylic acid is produced under various reaction conditions when an aromatic hydroxy compound as a raw material of aromatic hydroxycarboxylic acid is phenol are shown.

<反応温度が反応性に及ぼす影響>   <Effect of reaction temperature on reactivity>

次に、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造における、反応温度の影響について検討した。図4に反応温度を変化させたときの、芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成率を示した。図4に示した反応は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用い、製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)とp-ヒドロキシ安息香酸である。反応は、塩基性触媒として炭酸カリウムを10.0mmol用い、反応温度を313Kから473Kまで変化させ、反応時間5時間、二酸化炭素圧力8MPaで反応を行った。   Next, the influence of reaction temperature in the production of aromatic hydroxycarboxylic acid was examined. FIG. 4 shows the production rate of aromatic hydroxycarboxylic acid when the reaction temperature is changed. The reaction shown in FIG. 4 uses phenol as an aromatic hydroxy compound as a raw material, and the produced aromatic hydroxycarboxylic acids are salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. In the reaction, 10.0 mmol of potassium carbonate was used as a basic catalyst, the reaction temperature was changed from 313 K to 473 K, and the reaction was performed at a reaction time of 5 hours and a carbon dioxide pressure of 8 MPa.

反応の結果、反応温度413Kまでは温度によらず、ヒドロキシ安息香酸は生成しないことが明らかとなった。反応温度473Kにおいて36.6 mol%のヒドロキシ安息香酸収率を示し、このときのサリチル酸選択率は98.5%であった。つまり、ヒドロキシ安息香酸の製造には、413K以上の温度が必要となる。   As a result of the reaction, it was revealed that hydroxybenzoic acid was not produced up to a reaction temperature of 413 K regardless of the temperature. The yield of hydroxybenzoic acid was 36.6 mol% at a reaction temperature of 473 K, and the salicylic acid selectivity at this time was 98.5%. In other words, the production of hydroxybenzoic acid requires a temperature of 413K or higher.

<二酸化炭素圧が反応性に及ぼす影響>   <Effect of carbon dioxide pressure on reactivity>

次に、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造における、反応時の二酸化炭素の圧力の影響について検討した。図5に反応時の二酸化炭素圧力を変化させたときの、芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成率を示した。図5に示した反応は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用い、製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)とp-ヒドロキシ安息香酸である。反応は、塩基性触媒として炭酸カリウムを10.0mmol用い、反応温度を473Kし、反応時間5時間、二酸化炭素圧力を1MPaから17MPaまで変化させて反応を行った。   Next, the influence of the pressure of carbon dioxide during the reaction in the production of aromatic hydroxycarboxylic acid was examined. FIG. 5 shows the production rate of aromatic hydroxycarboxylic acid when the carbon dioxide pressure during the reaction was changed. The reaction shown in FIG. 5 uses phenol as an aromatic hydroxy compound as a raw material, and the aromatic hydroxycarboxylic acids produced are salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. In the reaction, 10.0 mmol of potassium carbonate was used as a basic catalyst, the reaction temperature was 473 K, the reaction time was 5 hours, and the carbon dioxide pressure was changed from 1 MPa to 17 MPa.

反応の結果、二酸化炭素圧7MPaまでは、二酸化炭素圧の増加にともないサリチル酸生成量は増大傾向を示した。臨界圧近傍においてサリチル酸生成量は極大値を示した。   As a result of the reaction, the amount of salicylic acid produced increased with increasing carbon dioxide pressure up to a carbon dioxide pressure of 7 MPa. In the vicinity of the critical pressure, the amount of salicylic acid produced reached a maximum.

以上の結果から、芳香族ヒドロキシ化合物から、塩基性触媒を介して芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するためには、反応温度が300K以上で、反応時の二酸化炭素圧力が8MPa度あることが望ましい。つまり、二酸化炭素が超臨界状態となる304.1K上の温度と7.3MPa以上の条件下で反応させることが望ましい。   From the above results, in order to produce an aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound via a basic catalyst, it is desirable that the reaction temperature is 300 K or higher and the carbon dioxide pressure during the reaction is 8 MPa. In other words, it is desirable to react the carbon dioxide at a temperature above 304.1K at which it becomes a supercritical state under the condition of 7.3 MPa or more.

<反応時間の影響>   <Influence of reaction time>

次に、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造における、反応時間の影響について検討した。図6に反応時間を変化させたときの、芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成率を示した。図6に示した反応は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用い、製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)とp-ヒドロキシ安息香酸である。反応は、塩基性触媒として炭酸カリウムを10.0mmol用い、反応温度を473Kとし、反応時間を1時間から10時間まで変化させ、二酸化炭素圧力を8MPaとして反応を行った。サリチル酸収率は反応時間の増加に依存し、増大傾向を示すことが明らかとなった。また、反応時間5時間以降はサリチル酸生の生成率は、ほぼ横ばいとなる。   Next, the influence of reaction time in the production of aromatic hydroxycarboxylic acid was examined. FIG. 6 shows the production rate of the aromatic hydroxycarboxylic acid when the reaction time is changed. The reaction shown in FIG. 6 uses phenol as an aromatic hydroxy compound as a raw material, and the aromatic hydroxycarboxylic acids produced are salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. In the reaction, 10.0 mmol of potassium carbonate was used as a basic catalyst, the reaction temperature was 473 K, the reaction time was changed from 1 hour to 10 hours, and the carbon dioxide pressure was 8 MPa. It was revealed that the salicylic acid yield depends on the increase in reaction time and shows an increasing tendency. In addition, after the reaction time of 5 hours, the production rate of salicylic acid is almost flat.

<触媒添加量の影響>   <Influence of added amount of catalyst>

次に、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造における、塩基性触媒の添加量の影響について検討した。図7に塩基性触媒の添加量を変化させたときの、芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成率を示した。図7に示した反応は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用い、製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)とp-ヒドロキシ安息香酸である。反応は、塩基性触媒として炭酸カリウムを1mmolから20mmolまで変化させ、反応温度を473Kとし、反応時間を5時間とし、二酸化炭素圧力を8MPaとして反応を行った。塩基性触媒である炭酸カリウム量の増加にともないサリチル酸生成率は増大傾向を示した。10mmol以上ではサリチル酸生成率は横ばいとなった。炭酸カリウム添加量20mmolにおいてサリチル酸収率は68.3%にまで達することが明らかとなった。また、添加量によらず、サリチル酸選択率は98%以上であった。   Next, the influence of the addition amount of the basic catalyst in the production of aromatic hydroxycarboxylic acid was examined. FIG. 7 shows the production rate of aromatic hydroxycarboxylic acid when the addition amount of the basic catalyst is changed. The reaction shown in FIG. 7 uses phenol as an aromatic hydroxy compound as a raw material, and the aromatic hydroxycarboxylic acids produced are salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) and p-hydroxybenzoic acid. In the reaction, potassium carbonate was changed from 1 mmol to 20 mmol as a basic catalyst, the reaction temperature was 473 K, the reaction time was 5 hours, and the carbon dioxide pressure was 8 MPa. The salicylic acid production rate showed an increasing tendency with the increase of the amount of potassium carbonate as the basic catalyst. Above 10 mmol, the salicylic acid production rate remained flat. It was revealed that the salicylic acid yield reached 68.3% when potassium carbonate was added at 20 mmol. Regardless of the amount added, the salicylic acid selectivity was 98% or more.

尚、本実施形態において、芳香族ヒドロキシカルボン酸の原料となる芳香族ヒドロキシ化合物をフェノールとすることで、反応後製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)、m-ヒドロキシ安息香酸、およびp-ヒドロキシ安息香酸の3種類が想定されるが、m-ヒドロキシ安息香酸は、生成しなかった。   In this embodiment, by using phenol as the aromatic hydroxy compound that is the raw material of the aromatic hydroxycarboxylic acid, the aromatic hydroxycarboxylic acid produced after the reaction is salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid), m- Although three types of hydroxybenzoic acid and p-hydroxybenzoic acid are assumed, m-hydroxybenzoic acid was not produced.

また実施形態1から実施形態3において、製造された芳香族ヒドロキシカルボン酸の定性および定量は、HPLC(高速液体クロマトグラフィー:High performance liquid chromatography)を用いて内部標準法により算出した。対照物質としてフェノール(C6H5OH、Wako Pure Chemical Co.、99.5 wt% purity)、サリチル酸(C7H7O3、Wako Pure Chemical Co.、99.5 wt% purity)、p-ヒドロキシ安息香酸(C7H7O3、Wako Pure Chemical Co.、99.5 wt% purity)を用いた。HPLC装置は、Shimadzu LC-10AD chromatographを用い、使用したカラムはTSK-gel ODS-100V, 長さ:250mm、直径4.6mm、移動相はCH3CN/H2O = 1.5を使用し、移動相の移動速度は0.5 ml/minにて行った。また、カラムの温度は、313 Kとし、検出は紫外吸光度検出器(190-600 nm)にて検出を行った。
<実施形態3 効果>
Further, in Embodiments 1 to 3, qualitative and quantitative determination of the produced aromatic hydroxycarboxylic acid was calculated by an internal standard method using HPLC (High Performance Liquid Chromatography). As control substances, phenol (C 6 H 5 OH, Wako Pure Chemical Co., 99.5 wt% purity), salicylic acid (C 7 H 7 O 3 , Wako Pure Chemical Co., 99.5 wt% purity), p-hydroxybenzoic acid ( C 7 H 7 O 3, Wako Pure Chemical Co., was used 99.5 wt% purity). The HPLC system was Shimadzu LC-10AD chromatograph, the column used was TSK-gel ODS-100V, length: 250 mm, diameter 4.6 mm, the mobile phase was CH 3 CN / H 2 O = 1.5, and the mobile phase The moving speed was 0.5 ml / min. The column temperature was 313 K, and detection was performed with an ultraviolet absorbance detector (190-600 nm).
<Embodiment 3 effects>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、フェノールを用いることで、溶剤やアルカリ金属を用いることなく、サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)を効率的に製造することが可能となる。また副生成物として、p-ヒドロキシ安息香酸が生成する。サリチル酸は、食品の防腐剤や皮膚病治療薬の他、様々な物質の合成中間体として利用可能であり、また副生成物のp-ヒドロキシ安息香酸も液晶高分子などの合成中間体として利用可能である。
<実施形態4>
<実施形態4 概要>
The method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to this embodiment uses phenol as an aromatic hydroxy compound as a raw material, and efficiently uses salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid) without using a solvent or an alkali metal. It can be manufactured. Moreover, p-hydroxybenzoic acid is produced as a by-product. Salicylic acid can be used as a synthetic intermediate for various substances in addition to food preservatives and dermatological treatments. By-product p-hydroxybenzoic acid can also be used as a synthetic intermediate for liquid crystal polymers. It is.
<Embodiment 4>
<Outline of Embodiment 4>

本実施形態は、実施形態1および実施形態2を基本とし、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物が1-ナフトールまたは2-ナフトールであることを特徴とする芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法である。原料を1-ナフトールまたは2-ナフトールとすることで、本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法によって、ヒドロキシナフトエ酸を得ることが可能となる。
<実施形態4 構成>
The present embodiment is a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid, which is based on Embodiments 1 and 2, wherein the aromatic hydroxy compound as a raw material is 1-naphthol or 2-naphthol. By using 1-naphthol or 2-naphthol as a raw material, hydroxynaphthoic acid can be obtained by the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment.
<Embodiment 4 configuration>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、芳香族ヒドロキシ化合物が1-ナフトールまたは2-ナフトールである。芳香族ヒドロキシカルボン酸の原料となる芳香族ヒドロキシ化合物を1-ナフトールまたは2-ナフトールとすることで、反応後製造される芳香族ヒドロキシカルボン酸は、ヒドロキシナフトエ酸が製造される。   In the method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment, the aromatic hydroxy compound is 1-naphthol or 2-naphthol. By using 1-naphthol or 2-naphthol as an aromatic hydroxy compound as a raw material for the aromatic hydroxycarboxylic acid, hydroxynaphthoic acid is produced as the aromatic hydroxycarboxylic acid produced after the reaction.

1-ナフトールおよび2-ナフトールは、特に限定はなく市販されている1-ナフトールおよび2-ナフトールを使用することが可能である。ただし、不純物の種類や含有量が少ないものがのぞましい。   1-naphthol and 2-naphthol are not particularly limited, and commercially available 1-naphthol and 2-naphthol can be used. However, it is preferable to use those having a low impurity type and content.

以下に、2-ナフトールからヒドロキシナフトエ酸を製造した一例を示す。製造条件としては、2-ナフトール5.0mmolと触媒となる炭酸カリウム10.0mmolを反応容器に封入し、反応容器内を二酸化炭素雰囲気とする。反応容器内の温度を473Kまで昇温し、反応容器内の二酸化炭素分圧が8MPaになるように二酸化炭素を圧入し、10時間反応を行った。反応終了後は、反応容器を急冷し、反応容器内の生成物は水溶液として回収した。回収した生成物は、TMS化(トリメチルシリル化)を行い、GC/FID(Gas Chromatography/Flame Photometric Detector)にて分離・定性・定量を行った。   An example of producing hydroxynaphthoic acid from 2-naphthol is shown below. As production conditions, 5.0 mmol of 2-naphthol and 10.0 mmol of potassium carbonate as a catalyst are sealed in a reaction vessel, and the inside of the reaction vessel is set to a carbon dioxide atmosphere. The temperature in the reaction vessel was raised to 473 K, carbon dioxide was injected so that the partial pressure of carbon dioxide in the reaction vessel was 8 MPa, and the reaction was carried out for 10 hours. After completion of the reaction, the reaction vessel was quenched and the product in the reaction vessel was recovered as an aqueous solution. The recovered product was subjected to TMS (trimethylsilylation) and separated, qualitatively and quantitatively analyzed by GC / FID (Gas Chromatography / Flame Photometric Detector).

図8にGC-FIDによって得られた結果を示した。この結果から、前記条件にて、芳香族ヒドロキシ化合物(ヒドロキシナフトエ酸)を製造した場合、図9の(a)に示した、2-ヒドロキシ-1-ナフトエ酸が転化率18.9%の割合で得られた。この他、反応温度、反応圧力、反応時間、触媒などの反応条件を変化させることで、図9に示した(a)から(c)の種々なるヒドロキシナフトエ酸を得ることが可能である。また、原料を1-ナフトールとした場合には、図10の(a)から(d)に示したヒドロキシナフトエ酸を得ることが可能となる。   FIG. 8 shows the results obtained by GC-FID. From this result, when an aromatic hydroxy compound (hydroxynaphthoic acid) was produced under the above conditions, 2-hydroxy-1-naphthoic acid shown in FIG. 9 (a) was obtained at a conversion rate of 18.9%. It was. In addition, various hydroxynaphthoic acids (a) to (c) shown in FIG. 9 can be obtained by changing reaction conditions such as reaction temperature, reaction pressure, reaction time, and catalyst. When the raw material is 1-naphthol, it is possible to obtain hydroxynaphthoic acid shown in FIGS. 10 (a) to 10 (d).

尚、実施形態1から実施形態4において、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造には、ステンレス製(SUS-316)の内容積50mlの電磁誘導回転翼式オートクレーブ(日東反応機製)を用いた。反応持には、内部を回転翼により撹拌を行った。
<実施形態4 効果>
In Embodiments 1 to 4, an aromatic hydroxycarboxylic acid was produced using a stainless steel (SUS-316) electromagnetic induction rotor blade type autoclave (manufactured by Nitto Reactor) with an internal volume of 50 ml. To maintain the reaction, the inside was stirred with a rotary blade.
<Embodiment 4 Effect>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法は、原料となる芳香族ヒドロキシ化合物として、1-ナフトール又は2-ナフトールを用いることで、溶剤やアルカリ金属を用いることなく、2-ヒドロキシ-1-ナフトエ酸などのヒドロキシナフトエ酸を効率時に製造することが可能となる。
<実施形態5>
<実施形態5 概要>
The method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid of the present embodiment uses 1-naphthol or 2-naphthol as an aromatic hydroxy compound as a raw material, and without using a solvent or an alkali metal, 2-hydroxy-1- It becomes possible to produce hydroxynaphthoic acid such as naphthoic acid at an efficient time.
<Embodiment 5>
<Overview of Embodiment 5>

本実施形態は、芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造するための製造装置であって、二酸化炭素が超臨界流体状態となるように反応炉を制御可能に構成したことを特徴とする製造装置である。
<実施形態5 構成>
This embodiment is a production apparatus for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound, and is characterized in that the reaction furnace can be controlled so that carbon dioxide is in a supercritical fluid state. It is a manufacturing device.
<Embodiment 5 configuration>

図11に本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置の概念図を示した。本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置は、芳香族ヒドロキシ化合物と塩基性触媒と二酸化炭素を充填し、二酸化炭素を超臨界流体状態に保つ反応炉(1101)と、芳香族ヒドロキシ化合物を反応炉に充填するための第一充填部(1102)と、塩基性触媒を反応炉に充填するための第二充填部(1103)と、二酸化炭素を反応炉に充填するための第三充填部(1104)と、前記各部材が充填された状態の反応炉を二酸化炭素が超臨界流体状態となるように加圧・温度調整する臨界制御部(1105)と、反応炉での生成物である芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応炉から取り出すための取り出し部(1106)とを有する。   The conceptual diagram of the manufacturing apparatus of the aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment was shown in FIG. The apparatus for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to this embodiment includes a reaction furnace (1101) that is charged with an aromatic hydroxy compound, a basic catalyst, and carbon dioxide, and that maintains the carbon dioxide in a supercritical fluid state. A first filling part (1102) for filling the reaction furnace, a second filling part (1103) for filling the reaction furnace with a basic catalyst, and a third filling part for filling the reaction furnace with carbon dioxide. (1104), a critical control section (1105) for pressurizing and adjusting the temperature of the reactor filled with the above-mentioned members so that carbon dioxide is in a supercritical fluid state, and a product in the reactor A take-out portion (1106) for taking out the aromatic hydroxycarboxylic acid from the reaction furnace.

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置は、二酸化炭素、芳香族ヒドロキシ化合物、塩基性触媒を逐次反応炉内に充填し反応を行う回分式製造法や、予め塩基性触媒を反応炉内に充填固定し、二酸化炭素および芳香族ヒドロキシ化合物を反応炉内を流通しながら反応を行う流通式製造法に対応することが可能である。   The apparatus for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to the present embodiment includes a batch production method in which carbon dioxide, an aromatic hydroxy compound, and a basic catalyst are sequentially charged into a reaction furnace to carry out a reaction, or a basic catalyst is previously placed in the reaction furnace. It is possible to correspond to a flow-type production method in which carbon dioxide and an aromatic hydroxy compound are reacted while flowing in a reaction furnace.

<回分式製造法>   <Batch production method>

図11を用いて、回分式製造法における本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置を説明する。   The apparatus for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to this embodiment in the batch production method will be described with reference to FIG.

「反応炉」は、芳香族ヒドロキシカルボン酸の原料となる芳香族ヒドロキシ化合物と二酸化炭素、塩基性触媒を充填し、二酸化炭素を超臨界流体状態に保つことが可能な炉である。実施形態1から実施形態4に述べた、芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸への反応は、反応炉内で行われる。反応炉には、反応炉内の温度を保つための加熱装置が備え付けられている。この加熱装置は、後述する臨界制御部によって制御される。回分式で反応を行う場合には特に、芳香族ヒドロキシ化合物と二酸化炭素、塩基性触媒を撹拌するための撹拌羽根が備え付けら得ていると良い。尚、反応炉には、反応炉内の温度や圧力を測定するための圧力計および熱電対が備え付けられ、得られたデータは後述する臨界制御部に送信される。   The “reactor” is a furnace in which an aromatic hydroxy compound as a raw material for an aromatic hydroxycarboxylic acid, carbon dioxide, and a basic catalyst are charged and carbon dioxide can be maintained in a supercritical fluid state. The reaction from the aromatic hydroxy compound to the aromatic hydroxycarboxylic acid described in Embodiments 1 to 4 is performed in a reaction furnace. The reaction furnace is equipped with a heating device for maintaining the temperature in the reaction furnace. This heating device is controlled by a critical control unit described later. Particularly when the reaction is carried out batchwise, it is preferable that a stirring blade for stirring the aromatic hydroxy compound, carbon dioxide, and basic catalyst is provided. The reaction furnace is provided with a pressure gauge and a thermocouple for measuring the temperature and pressure in the reaction furnace, and the obtained data is transmitted to a critical control unit described later.

「第一充填部」は、前述の反応炉内に芳香族ヒドロキシ化合物を充填する。図11の製造装置において、回分式にて反応を行う場合には、加圧前の常圧状態の反応炉に、固体又は液体・気体の芳香族ヒドロキシ化合物を充填する。ここで、芳香族ヒドロキシ化合物が、フェノールだった場合、フェノールは融点が313.9Kであるため、常温では固体である。この固体状態のフェノールを反応炉に充填しても良いが、第一充填部に加熱装置を設け、フェノールを加熱し、液体状態として反応炉に充填しても良い。この場合、液体状のフェノールを反応炉に搬送するポンプにて流量の制御を行うことで、反応炉へのフェノールの充填量を制御することが可能となる。尚、第一充填部は、反応炉内に芳香族ヒドロキシ化合物を充填後、反応炉内の圧力を保ち、反応炉内の内容物が逆流しないよう、逆止弁が設けられている。   The “first filling portion” fills the aromatic hydroxy compound in the aforementioned reaction furnace. In the production apparatus of FIG. 11, when the reaction is performed in a batch system, the reaction furnace in a normal pressure state before pressurization is filled with a solid or liquid / gas aromatic hydroxy compound. Here, when the aromatic hydroxy compound is phenol, since phenol has a melting point of 313.9K, it is solid at room temperature. The solid state phenol may be filled in the reaction furnace, or a heating device may be provided in the first filling unit to heat the phenol and fill the reaction furnace in a liquid state. In this case, the amount of phenol charged into the reaction furnace can be controlled by controlling the flow rate with a pump that transports liquid phenol to the reaction furnace. The first filling unit is provided with a check valve so as to keep the pressure in the reaction furnace after the aromatic hydroxy compound is filled in the reaction furnace and prevent the contents in the reaction furnace from flowing back.

「第二充填部」は、前述の反応炉内に塩基性触媒を充填する。塩基性触媒は、一般的に常温常圧において固体状態である。第二充填部は、この固体状態の塩基性触媒を、反応炉内に充填する。この際、塩基性触媒の輸送は、ベルトコンベヤやスクリューコンベヤといったコンベヤによって行い、反応炉内に充填する。この他、図12や図13のように、気体状態の二酸化炭素や、加熱し液体状態とした芳香族ヒドロキシ化合物などの流体に塩基性触媒を混合し、反応炉内に充填しても良い。尚、第二充填部は、反応炉内に塩基性触媒を充填後、反応炉内の圧力を保ち、反応炉内の内容物が逆流しないよう、逆止弁が設けられている。   The “second filling unit” fills the above-described reaction furnace with a basic catalyst. Basic catalysts are generally in a solid state at normal temperature and pressure. The second filling unit fills the reaction furnace with the solid basic catalyst. At this time, the basic catalyst is transported by a conveyor such as a belt conveyor or a screw conveyor and filled in the reaction furnace. In addition, as shown in FIGS. 12 and 13, a basic catalyst may be mixed in a fluid such as carbon dioxide in a gaseous state or an aromatic hydroxy compound heated to a liquid state, and filled in a reaction furnace. The second filling unit is provided with a check valve so as to keep the pressure in the reaction furnace after the basic catalyst is filled in the reaction furnace and prevent the contents in the reaction furnace from flowing back.

また、本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置は、塩基性触媒を反応炉内に固定化してもよい。例えば、回分式製造法においては、二酸化炭素および芳香族ヒドロキシ化合物は、反応を行うたびに充填と取り出しを行い、塩基性触媒は、反応炉内に固定した状態としても良い。基本的に、塩基性触媒は触媒であるため、反応によって増減する量は極めて微量であるため、反応のたびに充填や取り出しを行わず、定期的に取り出し部から取り出し、第二充填部から充填すればよい。反応炉内に塩基性触媒を固定化する方法としては、金属板やアルミナなどの担体に担持させてもよいし、粉体の塩基性触媒を反応炉内に充填するだけでも良い。後者の場合、芳香族ヒドロキシ化合物や芳香族ヒドロキシカルボン酸は、超臨界流体状態の二酸化炭素に溶解するが、塩基性触媒は溶解しない性質を利用し、後述する取り出し部に塩基性触媒をトラップするためのフィルターなどを設ければよい。   Moreover, the manufacturing apparatus of aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment may fix a basic catalyst in a reaction furnace. For example, in the batch production method, carbon dioxide and the aromatic hydroxy compound may be charged and taken out every time the reaction is performed, and the basic catalyst may be fixed in the reaction furnace. Basically, since the basic catalyst is a catalyst, the amount that increases or decreases depending on the reaction is extremely small. do it. As a method for immobilizing the basic catalyst in the reaction furnace, it may be supported on a support such as a metal plate or alumina, or just a powdery basic catalyst may be filled in the reaction furnace. In the latter case, the aromatic hydroxy compound or aromatic hydroxycarboxylic acid dissolves in carbon dioxide in the supercritical fluid state, but the basic catalyst does not dissolve, and the basic catalyst is trapped in the take-out part described later. For example, a filter may be provided.

「第三充填部」は、前述の反応炉内に二酸化炭素を充填する。反応炉内の圧力は、第三充填部が充填する二酸化炭素の充填量によって調整される。このため、第三充填部は、反応炉内を高圧にするために二酸化炭素を圧送するポンプなどが備えられている。また、第三充填部は、反応炉に備えられた加熱装置とは別に、充填する二酸化炭素を予め加熱する予備加熱装置を備えていても良い。第一充填部および第二充填部と同様に、第三充填部にも、反応炉内の圧力を保ち、反応炉内の内容物が逆流しないように、逆止弁が設けられている。   The “third filling section” fills the above-described reaction furnace with carbon dioxide. The pressure in the reaction furnace is adjusted by the amount of carbon dioxide filled in the third filling section. For this reason, the 3rd filling part is equipped with the pump etc. which pump carbon dioxide in order to make the inside of a reactor high. Moreover, the 3rd filling part may be provided with the preliminary heating apparatus which heats the carbon dioxide with which it fills separately from the heating apparatus with which the reaction furnace was equipped. Similar to the first filling portion and the second filling portion, the third filling portion is also provided with a check valve so as to maintain the pressure in the reaction furnace and prevent the contents in the reaction furnace from flowing back.

ここで、回分式製造法において、第一充填部および第二充填部によって反応炉に充填される芳香族ヒドロキシ化合物および塩基性触媒は、反応炉内が常圧の状態で充填することが望ましい。二酸化炭素を超臨界状態とした反応炉内は、高圧であるため、芳香族ヒドロキシ化合物や塩基性触媒を反応炉内に充填するために、より高い圧力で反応炉内に充填する必要が生じる。このような状態は、充填に必要なエネルギーが大きくなるだけでなく、装置の耐用年数を下げる要因ともなる。このため、回分式製造法においては、第一充填部および第二充填部によって反応炉に芳香族ヒドロキシ化合物および塩基性触媒を充填し、その後、第三充填部により二酸化炭素を充填し超臨界状態とすることが望ましい。尚、芳香族ヒドロキシ化合物および塩基性触媒を二酸化炭素によって気体輸送し反応炉内に充填する場合には、この限りではない。   Here, in the batch production method, it is desirable that the aromatic hydroxy compound and the basic catalyst filled in the reaction furnace by the first filling part and the second filling part are filled in the reaction furnace at normal pressure. Since the inside of the reaction furnace in which the carbon dioxide is in a supercritical state is at a high pressure, it is necessary to fill the reaction furnace with a higher pressure in order to fill the reaction furnace with the aromatic hydroxy compound or the basic catalyst. Such a state not only increases the energy required for filling, but also reduces the service life of the apparatus. For this reason, in the batch production method, the reactor is filled with the aromatic hydroxy compound and the basic catalyst by the first filling portion and the second filling portion, and then the carbon dioxide is filled by the third filling portion to be in a supercritical state. Is desirable. Note that this is not the case when the aromatic hydroxy compound and the basic catalyst are gas-transported by carbon dioxide and charged into the reaction furnace.

「臨界制御部」は、第一充填部、第二充填部、第三充填部により充填された状態の反応炉を、二酸化炭素が超臨界流体状態となるように加圧・温度調整する。回分式製造法において、反応炉内を二酸化炭素が超臨界流体状態となるように調整するには、臨界制御部は、第三充填部、反応炉、取り出し部を制御する。第三充填部に対しては、反応炉内に充填する二酸化炭素の量を制御し、反応炉内の二酸化炭素圧力を制御する。また、第三充填部に予備加熱装置が備え付けられている場合には、予備加熱装置の温度制御も行う。反応炉については、反応炉に備え付けられた加熱装置を制御し反応炉内の温度を制御する。また、取り出し部に関しては、後述する反応炉からの出口となる取り出し弁の開閉状況を監視し、取り出し弁が閉まった状態で、第三充填部に対して、二酸化炭素を充填し反応炉内の圧力を上昇させるなどの制御を行う。以上が、臨界制御部が反応炉内を二酸化炭素が超臨界流体状態となるように調整するために最低限必要な制御である。   The “criticality control unit” pressurizes and adjusts the temperature of the reactor filled with the first filling unit, the second filling unit, and the third filling unit so that carbon dioxide is in a supercritical fluid state. In the batch production method, in order to adjust the inside of the reaction furnace so that carbon dioxide is in a supercritical fluid state, the critical control unit controls the third filling unit, the reaction furnace, and the take-out unit. For the third filling portion, the amount of carbon dioxide charged in the reaction furnace is controlled, and the carbon dioxide pressure in the reaction furnace is controlled. Further, when a preheating device is provided in the third filling portion, temperature control of the preheating device is also performed. For the reaction furnace, the temperature in the reaction furnace is controlled by controlling a heating device provided in the reaction furnace. Regarding the take-out section, the opening and closing status of a take-out valve that becomes an outlet from the reaction furnace, which will be described later, is monitored, and with the take-off valve closed, the third filling section is filled with carbon dioxide and Controls such as increasing the pressure. The above is the minimum control necessary for the critical control unit to adjust the inside of the reactor so that carbon dioxide is in a supercritical fluid state.

尚、図示していないが、臨界制御部は、第一充填部、第二充填部を制御し、芳香族ヒドロキシ化合物や塩基性触媒の充填のタイミングなどを制御しても良い。回分式製造法における処理の流れについては後述する。   Although not shown, the critical control unit may control the first filling unit and the second filling unit to control the timing of filling the aromatic hydroxy compound or the basic catalyst. The process flow in the batch manufacturing method will be described later.

「取り出し部」は、反応終了後、反応炉内から製造された芳香族ヒドロキシカルボン酸の他、二酸化炭素や塩基性触媒、未反応の芳香族ヒドロキシ化合物を取り出す。取り出し部には、反応炉内を閉鎖系とし、また反応炉内の芳香族ヒドロキシカルボン酸などを取り出すための取り出し弁が設けられている。反応炉内は反応終了後も高圧状態であるため、取り出し弁を開放すると、反応炉内の二酸化炭素や芳香族ヒドロキシカルボン酸、塩基性触媒などが噴出する。芳香族ヒドロキシカルボン酸や芳香族ヒドロキシ化合物は、超臨界流体状態の二酸化炭素に溶解しているが、取り出し弁から噴出後は、常温常圧となるため、気体状態の二酸化炭素と固体の芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ヒドロキシ化合物、塩基性触媒に分離される。気体状態の二酸化炭素は、そのまま大気中に開放しても良いが、再度第三充填部に送り、再度反応に利用しても良い。また、塩基性触媒を反応炉内に固定する場合は、固体状態の塩基性触媒が反応炉内から流出しないように、取り出し弁より反応炉側に、塩基性触媒をトラップするフィルターを設置してもよい。   The “removal unit” retrieves carbon dioxide, a basic catalyst, and an unreacted aromatic hydroxy compound in addition to the aromatic hydroxycarboxylic acid produced from the reaction furnace after completion of the reaction. The take-out portion is provided with a take-off valve for taking the reaction furnace into a closed system and taking out the aromatic hydroxycarboxylic acid in the reaction furnace. Since the inside of the reaction furnace is in a high pressure state even after the completion of the reaction, when the take-off valve is opened, carbon dioxide, aromatic hydroxycarboxylic acid, basic catalyst, etc. in the reaction furnace are ejected. Aromatic hydroxycarboxylic acids and aromatic hydroxy compounds are dissolved in carbon dioxide in the supercritical fluid state. It is separated into hydroxycarboxylic acid, aromatic hydroxy compound and basic catalyst. The carbon dioxide in the gaseous state may be opened to the atmosphere as it is, but may be sent again to the third filling section and used again for the reaction. In addition, when fixing the basic catalyst in the reaction furnace, install a filter to trap the basic catalyst on the reaction furnace side from the take-off valve so that the solid basic catalyst does not flow out of the reaction furnace. Also good.

<回分式製造法における処理の流れ>   <Processing flow in batch manufacturing method>

図14に本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置の回分式製造法における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートを示した。   The flowchart for demonstrating an example of the flow of the process in the batch type manufacturing method of the manufacturing apparatus of the aromatic hydroxycarboxylic acid of this embodiment in FIG. 14 was shown.

まず、臨界制御部は、取り出し部の取り出し弁の閉鎖を確認し(S1401)、第一充填部および第二充填部に対して、逆止弁を開放(S1402)し芳香族ヒドロキシ化合物および塩基性触媒を常温常圧状態の反応炉内に所定量充填するように制御する(S1403)。反応炉に所定量の芳香族ヒドロキシ化合物および塩基性触媒を充填後、臨界制御部は第一充填部、第二充填部の逆止弁を閉鎖するように制御する(S1404)。次に臨界制御部は反応炉内が所定温度になるように反応炉の加熱装置を制御し昇温する(S1405)。尚、反応炉内の昇温は、芳香族ヒドロキシ化合物および塩基性触媒の充填前であってもよい。臨界制御部は、第三充填部を二酸化炭素が反応炉内の圧力が所定圧力になるまで充填(S1406)し、充填完了後、逆止弁を閉鎖するように制御する。   First, the criticality control unit confirms that the takeout valve of the takeout unit is closed (S1401), and opens the check valve (S1402) with respect to the first filling unit and the second filling unit (S1402). Control is performed so that a predetermined amount of the catalyst is charged into the reaction furnace at room temperature and normal pressure (S1403). After the reactor is filled with a predetermined amount of the aromatic hydroxy compound and the basic catalyst, the critical control unit controls the check valves of the first filling unit and the second filling unit to be closed (S1404). Next, the criticality control unit controls the heating device of the reaction furnace so that the temperature inside the reaction furnace becomes a predetermined temperature, and raises the temperature (S1405). The temperature rise in the reaction furnace may be before filling with the aromatic hydroxy compound and the basic catalyst. The criticality control unit controls the third filling unit to fill with carbon dioxide until the pressure in the reactor reaches a predetermined pressure (S1406), and closes the check valve after the filling is completed.

この段階で反応炉内の二酸化炭素は超臨界流体状態となり反応が開始される(S1407)。所定時間が経過し反応が終了すると、臨界制御部は取り出し部の取り出し弁の開放を制御し、反応炉内の内容物を回収する(S1408)。尚、塩基性触媒を固定する場合には、第二充填部による塩基性触媒の充填が不要となる。   At this stage, the carbon dioxide in the reactor becomes a supercritical fluid state, and the reaction is started (S1407). When the reaction is completed after a predetermined time has elapsed, the criticality control unit controls the opening of the takeout valve of the takeout unit, and collects the contents in the reaction furnace (S1408). In addition, when fixing a basic catalyst, the filling of the basic catalyst by a 2nd filling part becomes unnecessary.

<流通式製造法>   <Distributed manufacturing method>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置において流通式製造法による製造法について説明する。図15に本実施形態の流通式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置を説明するための概念図を示した。   The manufacturing method by the flow-type manufacturing method in the aromatic hydroxycarboxylic acid manufacturing apparatus of this embodiment will be described. The conceptual diagram for demonstrating the manufacturing apparatus of the aromatic hydroxycarboxylic acid by the flow type manufacturing method of this embodiment to FIG. 15 was shown.

流通式製造法では、二酸化炭素と芳香族ヒドロキシ化合物を、反応炉(1501)内を流通させて反応を行う。この際、塩基性触媒も二酸化炭素および芳香族ヒドロキシ化合物と同様に流通させても良いが、回分式製造法にも述べたように、塩基性触媒は反応炉内に固定させた方が効率的である。よって、以下の説明は、反応炉内に塩基性触媒を固定させた流通式製造法である。尚、塩基性触媒を反応炉内に充填する第二充填部(1503)は、回分式製造法とほぼ同様であるため詳細な説明は省略する。   In the flow-type production method, carbon dioxide and an aromatic hydroxy compound are reacted through the reaction furnace (1501). At this time, the basic catalyst may be circulated in the same manner as carbon dioxide and aromatic hydroxy compound. However, as described in the batch production method, it is more efficient to fix the basic catalyst in the reaction furnace. It is. Therefore, the following description is a flow-type manufacturing method in which a basic catalyst is fixed in a reaction furnace. In addition, since the 2nd filling part (1503) which fills a basic catalyst in a reaction furnace is as substantially the same as a batch type manufacturing method, detailed description is abbreviate | omitted.

流通式製造法における第一充填部(1502)は、回分式製造法とほぼ同様であるが、反応中は、反応炉内に所定量の芳香族ヒドロキシ化合物を連続的に充填し続ける。また、反応炉内は、二酸化炭素が超臨界流体状態であるため、高圧である。そのため、第一充填部は、芳香族ヒドロキシ化合物を高圧で充填するためのポンプを備えている。   The first filling part (1502) in the flow type production method is substantially the same as the batch production method, but the reaction furnace is continuously filled with a predetermined amount of the aromatic hydroxy compound during the reaction. Moreover, since the carbon dioxide is in a supercritical fluid state, the inside of the reactor is at a high pressure. For this reason, the first filling unit includes a pump for filling the aromatic hydroxy compound at a high pressure.

流通式製造法における第三充填部(1504)は、回分式製造法とほぼ同様であるが、反応中は反応炉内に二酸化炭素を連続的に充填し続ける。第三充填部は、取り出し部の取り出し弁から取り出される内容物の量と、第三充填部から充填される二酸化炭素の量を制御することで、反応炉内の圧力の調整を行う。   The third filling part (1504) in the flow type production method is substantially the same as the batch production method, but the reaction furnace is continuously filled with carbon dioxide during the reaction. The third filling unit adjusts the pressure in the reaction furnace by controlling the amount of contents taken out from the take-out valve of the take-out unit and the amount of carbon dioxide filled from the third filling unit.

流通式製造法における臨界制御部(1505)は、回分式製造法とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。尚、前述の第三充填部の二酸化炭素充填量と、取り出し部からの取り出し量の制御は、臨界制御部が、反応炉内の圧力を監視しながら制御を行う。   Since the critical control unit (1505) in the flow-type manufacturing method is almost the same as that in the batch manufacturing method, detailed description thereof is omitted. The criticality control unit controls the amount of carbon dioxide charged in the third filling unit and the amount of extraction from the extraction unit while monitoring the pressure in the reaction furnace.

流通式製造法における取り出し部(1506)は、回分式製造法とほぼ同様であるが、反応中は、反応炉内から反応炉内の内容物を連続的に取り出している。   The take-out part (1506) in the flow-type production method is almost the same as the batch production method, but the contents in the reaction furnace are continuously taken out from the reaction furnace during the reaction.

<流通式製造法における処理の流れ>   <Processing flow in distribution manufacturing method>

図16に本実施形態における流通式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法の処理の流れの一例を説明するためのフローチャートを示した。図16のフローチャートでは、流通式製造法において、連続的に反応が行われるまでの流れを説明している。   The flowchart for demonstrating an example of the flow of the process of the manufacturing method of aromatic hydroxycarboxylic acid by the flow type manufacturing method in this embodiment in FIG. 16 was shown. The flow chart of FIG. 16 explains the flow until the reaction is continuously performed in the flow-type manufacturing method.

まず、反応炉内に固定された塩基性触媒の充填の必要の有無を確認する(S1601)。反応炉内に塩基性触媒が全く固定されていない場合や、塩基性触媒が劣化している場合には、塩基性触媒を反応炉内に充填し固定する(S1602)。次に、臨界制御部は取り出し部の取り出し弁の閉鎖を確認し(S1603)、二酸化炭素を反応炉内に充填する(S1604)。二酸化炭素の充填を開始後、反応炉内の温度が所定温度および所定圧力になるまで昇温、昇圧を行う(S1605)。次に、二酸化炭素を反応炉内に連続的に充填している状態で、反応炉内の温度および圧力が所定値を保ち、尚かつ一定時間反応炉内に保持されるように、取り出し弁を一部開放する(S1606)。この状態では、二酸化炭素は連続的に第三充填部から反応炉内に充填され、反応炉内の二酸化炭素は超臨界流体状態となり、なおかつ取り出し部より一定量ずつ流出した状態となる。次に、第一充填部から、芳香族ヒドロキシ化合物を連続的に反応炉内に充填する。反応炉内に充填された芳香族ヒドロキシ化合物は、二酸化炭素とともに、一定時間反応炉内に保持され、反応が行われ、取り出し部より外部へ取り出される。芳香族ヒドロキシ化合物を連続的に反応炉内に充填することで、一定量ずつ、取り出し部より芳香族ヒドロキシカルボン酸が得られる。この状態で芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸が連続的に製造される。
<実施形態5 効果>
First, it is confirmed whether or not the basic catalyst fixed in the reaction furnace needs to be charged (S1601). When the basic catalyst is not fixed at all in the reaction furnace or when the basic catalyst is deteriorated, the basic catalyst is filled into the reaction furnace and fixed (S1602). Next, the criticality control unit confirms that the takeout valve of the takeout unit is closed (S1603), and fills the reaction furnace with carbon dioxide (S1604). After the start of filling with carbon dioxide, the temperature is increased and the pressure is increased until the temperature in the reaction furnace reaches a predetermined temperature and a predetermined pressure (S1605). Next, in a state where carbon dioxide is continuously filled in the reaction furnace, the take-off valve is set so that the temperature and pressure in the reaction furnace maintain predetermined values and are held in the reaction furnace for a certain time. A part is opened (S1606). In this state, carbon dioxide is continuously charged into the reaction furnace from the third filling part, and the carbon dioxide in the reaction furnace is in a supercritical fluid state and flows out from the take-out part by a certain amount. Next, the aromatic hydroxy compound is continuously charged into the reaction furnace from the first filling portion. The aromatic hydroxy compound filled in the reaction furnace is held in the reaction furnace for a certain time together with carbon dioxide, the reaction is performed, and the outside is taken out from the take-out portion. By continuously charging the aromatic hydroxy compound into the reaction furnace, the aromatic hydroxycarboxylic acid is obtained from the take-out portion by a certain amount. In this state, an aromatic hydroxycarboxylic acid is continuously produced from the aromatic hydroxy compound.
<Embodiment 5 effects>

本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置は、反応炉内を二酸化炭素が超臨界流体状態となるようにすることで、芳香族ヒドロキシ化合物から芳香族ヒドロキシカルボン酸を効率的に製造することが可能となる。また本実施形態の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置では、回分式または流通式の製造方法で芳香族ヒドロキシカルボン酸を製造することが可能となる。   The apparatus for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to the present embodiment efficiently produces aromatic hydroxycarboxylic acid from an aromatic hydroxy compound by making the carbon dioxide in a supercritical fluid state in the reaction furnace. Is possible. In the aromatic hydroxycarboxylic acid production apparatus of the present embodiment, it is possible to produce the aromatic hydroxycarboxylic acid by a batch-type or flow-type production method.

実施形態1の触媒種の違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in catalyst type of embodiment 1 実施形態2の触媒種の炭酸塩の違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in carbonate of catalyst species of embodiment 2 実施形態2の触媒種のアニオンの違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in anion of catalyst species of embodiment 2 実施形態3における反応温度の違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in reaction temperature in embodiment 3 実施形態3における反応圧力の違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in reaction pressure in embodiment 3 実施形態3における反応時間の違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in reaction time in embodiment 3 実施形態3における触媒添加量の違いによる芳香族ヒドロキシカルボン酸の生成量の変化Change in production amount of aromatic hydroxycarboxylic acid due to difference in catalyst addition amount in embodiment 3 実施形態4において2-ナフトールを原料としたときに得られるヒドロキシナフトエ酸の転化率Conversion rate of hydroxynaphthoic acid obtained when 2-naphthol is used as a raw material in Embodiment 4 実施形態4において2-ナフトールを原料としたときに得られるヒドロキシナフトエ酸の一例Example of hydroxynaphthoic acid obtained by using 2-naphthol as a raw material in Embodiment 4 実施形態4において1-ナフトールを原料としたときに得られるヒドロキシナフトエ酸の一例Example of hydroxynaphthoic acid obtained when 1-naphthol is used as a raw material in Embodiment 4 実施形態5の回分式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法の一例An example of the manufacturing method of aromatic hydroxycarboxylic acid by the batch type manufacturing method of Embodiment 5 実施形態5の回分式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法の一例An example of the manufacturing method of aromatic hydroxycarboxylic acid by the batch type manufacturing method of Embodiment 5 実施形態5の回分式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法の一例An example of the manufacturing method of aromatic hydroxycarboxylic acid by the batch type manufacturing method of Embodiment 5 実施形態5の回分式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid by a batch production method according to Embodiment 5 実施形態5の流通式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法の一例Example of production method of aromatic hydroxycarboxylic acid by flow-type production method of embodiment 5 実施形態5の流通式製造法による芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining a method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid by a flow-type production method according to Embodiment 5

符号の説明Explanation of symbols

△ サリチル酸(o-ヒドロキシ安息香酸)
○ p-ヒドロキシ安息香酸
1101 反応炉
1102 第一充填部
1103 第二充填部
1104 第三充填部
1105 臨界制御部
1106 取り出し部
1201 反応炉
1202 第一充填部
1203 第二充填部
1204 第三充填部
1205 臨界制御部
1206 取り出し部
1301 反応炉
1302 第一充填部
1303 第二充填部
1304 第三充填部
1305 臨界制御部
1306 取り出し部
1501 反応炉
1502 第一充填部
1503 第二充填部
1504 第三充填部
1505 臨界制御部
1506 取り出し部
△ Salicylic acid (o-hydroxybenzoic acid)
○ p-Hydroxybenzoic acid 1101 Reaction furnace 1102 First filling part 1103 Second filling part 1104 Third filling part 1105 Critical control part 1106 Extraction part 1201 Reactor 1202 First filling part 1203 Second filling part 1204 Third filling part 1205 Critical control unit 1206 Extraction unit 1301 Reactor 1302 First charging unit 1303 Second charging unit 1304 Third charging unit 1305 Critical control unit 1306 Extraction unit 1501 Reactor 1502 First charging unit 1503 Second charging unit 1504 Third charging unit 1505 Critical control unit 1506 Extraction unit

Claims (4)

芳香族ヒドロキシ化合物をアルカリ金属塩化することなく、炭酸カリウムを塩基性触媒として、超臨界流体状態の二酸化炭素と反応させることを特徴とする、芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法。 A method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid, comprising reacting an aromatic hydroxy compound with carbon dioxide in a supercritical fluid state using potassium carbonate as a basic catalyst without subjecting the aromatic hydroxy compound to alkali metal chloride. 前記芳香族ヒドロキシ化合物はフェノールであることを特徴とする請求項1に記載の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法。 The method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to claim 1, wherein the aromatic hydroxy compound is phenol. 前記芳香族ヒドロキシ化合物は1-ナフトールまたは2-ナフトールであることを特徴とする請求項1に記載の芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造方法。 The method for producing an aromatic hydroxycarboxylic acid according to claim 1, wherein the aromatic hydroxy compound is 1-naphthol or 2-naphthol. 芳香族ヒドロキシ化合物と炭酸カリウムと二酸化炭素を充填し、二酸化炭素を超臨界流体状態に保つ反応炉と、芳香族ヒドロキシ化合物を反応炉に充填するための第一充填部と、炭酸カリウムを反応炉に充填するための第二充填部と、二酸化炭素を反応炉に充填するための第三充填部と、前記各部材が充填された状態の反応炉を二酸化炭素が超臨界流体状態となるように加圧・温度調整する臨界制御部と、反応炉での生成物であるアルカリ金属塩化されていない芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応炉から取り出すための取り出し部と、を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸の製造装置。 A reactor for filling an aromatic hydroxy compound, potassium carbonate, and carbon dioxide, and maintaining the carbon dioxide in a supercritical fluid state, a first filling section for filling the reactor with the aromatic hydroxy compound, and potassium carbonate for the reactor A second filling part for filling the reactor, a third filling part for filling the reaction furnace with carbon dioxide, and a reaction furnace filled with the respective members so that the carbon dioxide is in a supercritical fluid state. Production of an aromatic hydroxycarboxylic acid having a critical control unit for adjusting pressure and temperature, and a take-out unit for taking out the non-alkali metal aromatic hydroxycarboxylic acid which is a product in the reaction furnace from the reaction furnace apparatus.
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