JP7150476B2 - Crystalline porous titanosilicate catalyst, method for producing the same, and method for producing p-benzoquinones using the catalyst - Google Patents

Crystalline porous titanosilicate catalyst, method for producing the same, and method for producing p-benzoquinones using the catalyst Download PDF

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本発明は、結晶性多孔質チタノシリケート触媒及びその製造方法、並びに該触媒を用いたp-ベンゾキノン類の製造方法に関する。 The present invention relates to a crystalline porous titanosilicate catalyst, a method for producing the same, and a method for producing p-benzoquinones using the catalyst.

芳香族ジヒドロキシ化合物は、種々の有機合成中間体または原料物質として重要であり、還元剤、ゴム薬、染料、医薬、農薬、重合禁止剤、酸化抑制剤等の分野に利用される。
フェノール類を過酸化水素と反応させて得られる芳香族ジヒドロキシ化合物は、例えばハイドロキノン、カテコール、p-ベンゾキノンなどであり、製造方法によりハイドロキノン、カテコール、p-ベンゾキノンの生成比が異なる。p-ベンゾキノンは、近年、医薬品や色素などの中間体および重合禁止剤などとして使用され、高選択的に製造する方法が切望されている。
Aromatic dihydroxy compounds are important as intermediates or starting materials for various organic synthesis, and are used in fields such as reducing agents, rubber chemicals, dyes, pharmaceuticals, agricultural chemicals, polymerization inhibitors, and oxidation inhibitors.
Aromatic dihydroxy compounds obtained by reacting phenols with hydrogen peroxide include, for example, hydroquinone, catechol and p-benzoquinone, and the production ratio of hydroquinone, catechol and p-benzoquinone differs depending on the production method. In recent years, p-benzoquinone has been used as an intermediate for pharmaceuticals and dyes, and as a polymerization inhibitor.

特許文献1は、硝酸銅を触媒に用いてフェノールを酸化し、p-ベンゾキノンを調製する方法を開示している。また、特許文献2は、塩化銅または臭化銅を触媒に用いてフェノール類を酸化し、p-ベンゾキノン誘導体を調製する方法を開示している。 Patent Document 1 discloses a method for preparing p-benzoquinone by oxidizing phenol using copper nitrate as a catalyst. Further, Patent Document 2 discloses a method of preparing a p-benzoquinone derivative by oxidizing phenols using copper chloride or copper bromide as a catalyst.

また、非特許文献1は、マイクロメートルサイズやナノメートルサイズのチタノシリケート触媒を用いたフェノールの酸化反応の方法を開示している。 Non-Patent Document 1 discloses a method of oxidation reaction of phenol using a micrometer-sized or nanometer-sized titanosilicate catalyst.

特開昭58-128335号公報JP-A-58-128335 特開昭60-013734号公報JP-A-60-013734

Catal.Today,vol.148(2009),p174~178Catal. Today, vol. 148 (2009), p174-178

特許文献1及び2におけるp-ベンゾキノンやその誘導体を調製する方法では、反応の制御が未だ不十分であり、p-ベンゾキノンの選択率や収率に改善の余地があった。また、非特許文献1においては、フェノールの酸化によって生じるのは主にカテコールやハイドロキノンであり、p-ベンゾキノンは僅かに副生成物として生成するに過ぎず、p-ベンゾキノンを選択的に製造する方法とは言えない。 In the methods for preparing p-benzoquinone and its derivatives in Patent Documents 1 and 2, the control of the reaction is still insufficient, and there is room for improvement in the selectivity and yield of p-benzoquinone. In addition, in Non-Patent Document 1, catechol and hydroquinone are mainly produced by oxidation of phenol, and p-benzoquinone is produced only slightly as a by-product. It can not be said.

本発明は、フェノール類と過酸化水素との反応によりp-ベンゾキノン類を高選択的に製造できる、結晶性多孔質チタノシリケート触媒およびその製造方法、並びに該触媒を用いてフェノール類と過酸化水素との反応によりp-ベンゾキノン類の製造方法を提供することを課題としている。 The present invention provides a crystalline porous titanosilicate catalyst that can highly selectively produce p-benzoquinones by the reaction of phenols and hydrogen peroxide, a method for producing the same, and phenols and peroxides using the catalyst. An object of the present invention is to provide a method for producing p-benzoquinones by reaction with hydrogen.

本発明者らは、前記課題に対し検討を行った結果、(A)シリカ源、(B)チタン源、(C)第四級アンモニウム塩および水を特定の割合で混合した混合物を水熱処理し、焼成処理を行うことによって、特定の構造を有し、かつp-ベンゾキノン類を高選択に製造できる結晶性多孔質チタノシリケート触媒を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have investigated the above problems and found that (A) a silica source, (B) a titanium source, (C) a quaternary ammonium salt and water are mixed in a specific ratio, and a mixture is hydrothermally treated. , found that a crystalline porous titanosilicate catalyst having a specific structure and capable of producing p-benzoquinones with high selectivity can be produced by performing a calcination treatment, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は以下の[1]~[8]に記載の事項を含む。
[1]フェノール類を過酸化水素と反応させてp-ベンゾキノン類を製造するための結晶性多孔質チタノシリケート触媒であって、四面体型TO4(T=SiまたはTiを示し、Oは酸素原子を示す。)ユニット10個からなる10員環を有し、(A)シリカ源、(B)チタン源、少なくとも1種の(C)第四級アンモニウム塩、および水を含む混合物を、前記混合物中で最もモル量の多い第四級アンモニウム塩を(C1)主な第四級アンモニウム塩とした場合に、下記(1)および/または(2)の条件で水熱処理し、焼成処理を行うことによって得られる、結晶性多孔質チタノシリケート触媒。
(1)(A)シリカ源のモル量/(B)チタン源のモル量=10~20
(2)(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量/((A)シリカ源のモル量+(B)チタン源のモル量)=0.09~0.14
[2]前記(C)第四級アンモニウム塩が、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドまたはジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドである[1]に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。
[3]前記結晶性多孔質チタノシリケート触媒がMFI型構造またはMSE型構造を有する[1]または[2]に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。
[4]前記(A)シリカ源がアルコキシシランであり、前記(B)チタン源がアルコキシチタンである[1]~[3]のいずれかに記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。
[5]前記混合物が、(C2)テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドまたはジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド以外の第四級アンモニウム塩をさらに含む[2]~[4]のいずれかに記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。
[6](A)シリカ源、(B)チタン源、(C)第四級アンモニウム塩および水を含む混合物を、前記混合物中で最もモル量の多い第四級アンモニウム塩を(C1)主な第四級アンモニウム塩とした場合に、下記(1)および/または(2)の条件で水熱処理し、焼成処理を行う[1]~[5]のいずれかに記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒の製造方法。
(1)(A)シリカ源のモル量/(B)チタン源のモル量=10~20
(2)(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量/((A)シリカ源のモル量+(B)チタン源のモル量)=0.09~0.14
[7][1]~[5]のいずれかに記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒の存在下、フェノール類を過酸化水素と反応させてp-ベンゾキノン類を製造する方法。
[8]前記フェノール類がフェノールであり、前記p-ベンゾキノン類がp-ベンゾキノンである、[7]に記載のp-ベンゾキノン類を製造する方法。
That is, the present invention includes matters described in [1] to [8] below.
[1] A crystalline porous titanosilicate catalyst for producing p-benzoquinones by reacting phenols with hydrogen peroxide, comprising tetrahedral TO 4 (T=Si or Ti, O is oxygen atoms.) A mixture having a 10-membered ring consisting of 10 units and comprising (A) a silica source, (B) a titanium source, at least one (C) quaternary ammonium salt, and water, When the quaternary ammonium salt having the largest molar amount in the mixture is used as (C1) the main quaternary ammonium salt, hydrothermal treatment is performed under the following conditions (1) and / or (2), followed by calcination. A crystalline porous titanosilicate catalyst obtained by
(1) (A) molar amount of silica source/(B) molar amount of titanium source = 10 to 20
(2) (C1) molar amount of main quaternary ammonium salt/((A) molar amount of silica source + (B) molar amount of titanium source) = 0.09 to 0.14
[2] The crystalline porous titanosilicate catalyst according to [1], wherein the (C) quaternary ammonium salt is tetrapropylammonium hydroxide or dimethyldipropylammonium hydroxide.
[3] The crystalline porous titanosilicate catalyst according to [1] or [2], wherein the crystalline porous titanosilicate catalyst has an MFI type structure or an MSE type structure.
[4] The crystalline porous titanosilicate catalyst according to any one of [1] to [3], wherein the (A) silica source is alkoxysilane and the (B) titanium source is alkoxytitanium.
[5] The crystalline porous titanium according to any one of [2] to [4], wherein the mixture further contains (C2) a quaternary ammonium salt other than tetrapropylammonium hydroxide or dimethyldipropylammonium hydroxide. Nosilicate catalyst.
[6] A mixture containing (A) a silica source, (B) a titanium source, (C) a quaternary ammonium salt and water, and (C1) a quaternary ammonium salt having the highest molar amount in the mixture The crystalline porous titano according to any one of [1] to [5], which is hydrothermally treated under the following conditions (1) and/or (2) and calcined when converted to a quaternary ammonium salt. A method for producing a silicate catalyst.
(1) (A) molar amount of silica source/(B) molar amount of titanium source = 10 to 20
(2) (C1) molar amount of main quaternary ammonium salt/((A) molar amount of silica source + (B) molar amount of titanium source) = 0.09 to 0.14
[7] A method for producing p-benzoquinones by reacting phenols with hydrogen peroxide in the presence of the crystalline porous titanosilicate catalyst according to any one of [1] to [5].
[8] The method for producing p-benzoquinones according to [7], wherein the phenol is phenol and the p-benzoquinone is p-benzoquinone.

本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒によれば、フェノール類を過酸化水素と反応させて高選択的にp-ベンゾキノン類を製造することができる。 According to the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention, p-benzoquinones can be produced with high selectivity by reacting phenols with hydrogen peroxide.

以下、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。
(結晶性多孔質チタノシリケート触媒)
以下、本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail.
(Crystalline porous titanosilicate catalyst)
The crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention is described below.

本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒は、ケイ素を中心に4つの頂点に酸素が配置したSiO4の四面体ユニットと、中心のケイ素の代わりにチタンが配置したTiO4の四面体ユニットとが規則的に三次元結合した部分を有する多孔質の結晶体であり、典型的にはゼオライトの一種である。また、任意の割合で前記各四面体ユニット10個から形成される10員環を有する。 The crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention consists of a tetrahedral unit of SiO4 in which oxygen is arranged at four vertexes around a silicon center, and a tetrahedral unit of TiO4 in which titanium is arranged instead of silicon in the center. is a porous crystalline body having regularly three-dimensionally bonded parts, and is typically a kind of zeolite. It also has a 10-membered ring formed from 10 tetrahedral units in an arbitrary ratio.

前記10員環による構造(以下、「10員環構造」という)により1次元、2次元、3次元のいずれかの細孔が形成される。10員環構造の有無についてはX線結晶構造解析や電子顕微鏡等によって確認することができる。 A one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional pore is formed by the structure of the 10-membered ring (hereinafter referred to as "10-membered ring structure"). The presence or absence of a 10-membered ring structure can be confirmed by X-ray crystal structure analysis, an electron microscope, or the like.

本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒は、前記10員環を有すれば特に制限されないが、例えば、国際ゼオライト学会(International Zeolite Association:IZA)の構造コードにおいて、AEL、AFO、AHT、BOF、BOG、BOZ、CGF、CGS、CON、CSV、DAC、DFO、EUO、EWS、FER、HEU、IFW、IMF、ITG、ITH、ITR、ITT、IWR、IWW、JRY、JST,LAU、LIT、MEL、MFI、MFS、MSE、MTT、MVY、MWW、NES、OBW、OKO、PAR、PCR、PON、PSI、PUN、RON、RRO、SEW、SFF、SFG、SFS、STF、STI、SVR、SZR、TER、TON、TUN、UOS、UOV、USI、UWY、WEI、WENのいずれかの構造を有することが好ましく、IMF、TUN、UWY、MFI、MSEのいずれか構造を有することが10員環による3次元細孔を有する点でより好ましく、MFI、MSEのいずれかの構造が短径と長径の大きさがベンゼン環の大きさに近似し、かつ少し大きい10員環による3次元細孔を有する点で特に好ましい。 The crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention is not particularly limited as long as it has the 10-membered ring. , BOG, BOZ, CGF, CGS, CON, CSV, DAC, DFO, EUO, EWS, FER, HEU, IFW, IMF, ITG, ITH, ITR, ITT, IWR, IWW, JRY, JST, LAU, LIT, MEL , MFI, MFS, MSE, MTT, MVY, MWW, NES, OBW, OKO, PAR, PCR, PON, PSI, PUN, RON, RRO, SEW, SFF, SFG, SFS, STF, STI, SVR, SZR, TER , TON, TUN, UOS, UOV, USI, UWY, WEI, and WEN, and preferably has any one of IMF, TUN, UWY, MFI, and MSE structures. It is more preferable in that it has pores, and the structure of either MFI or MSE has a three-dimensional pore due to a slightly larger 10-membered ring with a short axis and a long axis that are similar to the size of a benzene ring. Especially preferred.

MFI型構造を有するゼオライトは、例えば、5.1Å(短径)×5.5Å(長径)の10員環構造、及び5.3Å(短径)×5.6Å(長径)の10員環構造による3次元の細孔を有する。該ゼオライトは様々な製法によって製造可能であるが、例えば構造規定剤を用いて製造する方法が挙げられる。構造規定剤としては、特定の第四級アンモニウム塩、例えば、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、ビス-1,6-(トリプロピルアンモニウム)ヘキサメチレンジイオダイド等が挙げられる。 A zeolite having an MFI type structure has, for example, a 10-membered ring structure of 5.1 Å (minor diameter) × 5.5 Å (major diameter) and a 10-membered ring structure of 5.3 Å (minor diameter) × 5.6 Å (major diameter) It has three-dimensional pores due to The zeolite can be produced by various production methods, for example, a method using a structure-directing agent. Structure-directing agents include specific quaternary ammonium salts such as tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapropylammonium bromide, bis-1,6-(tripropylammonium)hexamethylene diiodide, etc. is mentioned.

MSE型構造を有するゼオライトは、例えば、5.2Å(短径)×5.8Å(長径)の10員環構造、及び5.2Å(短径)×5.2Å(長径)の10員環構造による3次元の細孔を有する。該ゼオライトは様々な製法によって製造可能であるが、例えば構造規定剤を用いて製造する方法が挙げられる。構造規定剤としては、特定の第四級アンモニウム塩、例えば、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド、N,N,N',N'-テトラエチルビシクロ[2,2,2] オクタ-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム ジイオダイド等を用いて製造することができる。 Zeolites having an MSE structure include, for example, a 5.2 Å (minor diameter) × 5.8 Å (major diameter) 10-membered ring structure and a 5.2 Å (minor diameter) × 5.2 Å (major diameter) 10-membered ring structure It has three-dimensional pores due to The zeolite can be produced by various production methods, for example, a method using a structure-directing agent. Structure-directing agents include certain quaternary ammonium salts such as dimethyldipropylammonium hydroxide, N,N,N',N'-tetraethylbicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2, It can be produced using 3:5,6-dipyrrolidinium diiodide or the like.

なお、IZAの構造コードは、ゼオライトの骨格の幾何構造のみを指定するものであり、組成や格子定数が異なっても幾何構造が等しければ同じ構造コードに含まれる。
本発明の結晶性チタノシリケート触媒は、上記10員環を有することに加え、以下の特徴を有する。
The structure code of IZA designates only the geometric structure of the zeolite skeleton, and even if the composition and lattice constant are different, if the geometric structure is the same, they are included in the same structure code.
The crystalline titanosilicate catalyst of the present invention has the following features in addition to having the above 10-membered ring.

本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒の製造に使用される(A)シリカ源、(B)チタン源、(C)第四級アンモニウム塩の各原料の添加時のモル量については、(B)チタン源のモル量に対する(A)シリカ源のモル数の比である、(A)シリカ源のモル数/(B)チタン源のモル量の値が10~20であることが好ましく、10~15であることがより好ましい。また、(A)シリカ源のモル量とチタン源のモル量の和に対する(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量の比である、(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量/((A)シリカ源のモル量+(B)チタン源のモル量)の値が、0.09~0.14であることが好ましく、0.10~0.13であることがより好ましい。 Regarding the molar amounts of the raw materials (A) silica source, (B) titanium source, and (C) quaternary ammonium salt used in the production of the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention, B) The ratio of the number of moles of (A) silica source to the number of moles of titanium source, which is the ratio of (A) moles of silica source/(B) moles of titanium source, is preferably 10 to 20, It is more preferably 10-15. Also, the molar amount of (C1) the primary quaternary ammonium salt, which is the ratio of the molar amount of (C1) the primary quaternary ammonium salt to the sum of the molar amounts of (A) the silica source and the titanium source The value of /(molar amount of (A) silica source + molar amount of (B) titanium source) is preferably 0.09 to 0.14, more preferably 0.10 to 0.13. .

本発明において、(C1)主な第四級アンモニウム塩は、前記混合物中に2種以上の第四級アンモニウム塩が含まれている場合に、その中で最もモル量が大きい第四級アンモニウム塩を意味する。例えば、混合物中に、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドとテトラブチルアンモニウムヒドロキシドが含まれていた場合、最もモル数が大きいのがテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドである場合、主な第四級アンモニウム塩は、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドである。また、主な第四級アンモニウム塩は、混合物中の第四級アンモニウム塩の各モル数を合わせた総モル数の50%以上を占めるのが好ましく、80%以上占めるのがより好ましい。なお、混合物に含まれる第四級アンモニウム塩が1種である場合は、当該第四級アンモニウム塩が主な第四級アンモニウム塩である。 In the present invention, (C1) the main quaternary ammonium salt is the quaternary ammonium salt having the largest molar amount when two or more quaternary ammonium salts are contained in the mixture. means For example, if tetrapropylammonium hydroxide and tetrabutylammonium hydroxide were included in the mixture, the predominant quaternary ammonium salt would be tetrapropylammonium hydroxide, with the highest molarity being tetrapropylammonium hydroxide. It is propylammonium hydroxide. Also, the main quaternary ammonium salt preferably accounts for 50% or more, more preferably 80% or more, of the total number of moles of the quaternary ammonium salts in the mixture. When the mixture contains only one quaternary ammonium salt, the quaternary ammonium salt is the main quaternary ammonium salt.

(A)シリカ源としては、本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を製造することができれば特に制限されないが、アルコキシシランを用いることが加水分解により生成する中間体シリケート種の縮合反応制御の点で好ましい。アルコキシシランとしては、例えば、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン及びデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらの(A)シリカ源は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 (A) The silica source is not particularly limited as long as it can produce the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention. point is preferable. Examples of alkoxysilanes include tetraethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, ethyl triethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, and the like. These (A) silica sources may be used alone or in combination of two or more.

(B)チタン源としては、本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を製造することができれば特に制限されないが、アルコキシチタンを用いることが加水分解により生成する中間体チタネート種の縮合反応制御の点で好ましい。アルコキシチタンとしては、例えば、チタニウムテトラブトキシド、チタニウムテトライソブトキシド、チタニウムテトラプロポキシド、チタニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラメトキシド、チタニウムテトラペントキシド等が挙げられる。これらのチタン源は単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 (B) The titanium source is not particularly limited as long as it can produce the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention. point is preferable. Alkoxy titanium includes, for example, titanium tetrabutoxide, titanium tetraisobutoxide, titanium tetrapropoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetramethoxide, titanium tetrapentoxide and the like. These titanium sources can be used alone or in combination of two or more.

(C)第四級アンモニウム塩としては、本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を製造することができれば特に制限されないが、前記IZAの10員環を有する構造コードの触媒を製造する際に使用されるものが好ましい。すなわち、例えば、MFI型結晶性多孔質チタノシリケート触媒を製造する場合は、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、ビス-1,6-(トリプロピルアンモニウム)ヘキサメチレンジイオダイド等が挙げられる。テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドを用いることが好ましい。 (C) The quaternary ammonium salt is not particularly limited as long as it can produce the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention. The one used is preferred. That is, for example, when producing an MFI type crystalline porous titanosilicate catalyst, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapropylammonium bromide, bis-1,6-(tripropylammonium) hexamethylene and diiodide. Preference is given to using tetrapropylammonium hydroxide.

また、MSE型結晶性多孔質チタノシリケート触媒を製造する場合は、ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド、N,N,N',N'-テトラエチルビシクロ[2,2,2] オクタ-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム ジイオダイド等が挙げられる。ジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドを用いることが好ましい。 Further, when producing an MSE type crystalline porous titanosilicate catalyst, dimethyldipropylammonium hydroxide, N,N,N',N'-tetraethylbicyclo[2,2,2]oct-7-ene- 2,3:5,6-dipyrrolidinium diiodide and the like. Preference is given to using dimethyldipropylammonium hydroxide.

(C)第四級アンモニウム塩が、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドまたはジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドである場合、前記混合物が、(C2)テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドまたはジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド以外の第四級アンモニウム塩をさらに含んでいてもよい。例えば、(C)第四級アンモニウム塩にテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドを選択した場合、前記混合物が(C2)としてジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドおよび/またはそれ以外の第四級アンモニウム塩をさらに含んでもよい。また、(C)第四級アンモニウム塩にジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドを選択した場合、前記混合物が(C2)としてテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドおよび/またはそれ以外の第四級アンモニウム塩をさらに含んでもよい。 (C) when the quaternary ammonium salt is tetrapropylammonium hydroxide or dimethyldipropylammonium hydroxide, the mixture contains (C2) a quaternary ammonium hydroxide other than tetrapropylammonium hydroxide or dimethyldipropylammonium hydroxide; It may further contain an ammonium salt. For example, when tetrapropylammonium hydroxide is selected as (C) the quaternary ammonium salt, the mixture may further contain dimethyldipropylammonium hydroxide and/or other quaternary ammonium salts as (C2). . Further, when dimethyldipropylammonium hydroxide is selected as (C) the quaternary ammonium salt, the mixture may further contain tetrapropylammonium hydroxide and/or other quaternary ammonium salts as (C2). .

前記それ以外の第四級アンモニウム塩として、例えば、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、N,N,N',N'-テトラエチルビシクロ[2,2,2] オクタ-7-エン-2,3:5,6-ジピロリジニウム ジイオダイド等が挙げられる。 Examples of other quaternary ammonium salts include tetrabutylammonium hydroxide, tetrapropylammonium bromide, N,N,N',N'-tetraethylbicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2 , 3:5,6-dipyrrolidinium diiodide.

(結晶性多孔質チタノシリケート触媒の製造方法)
以下、本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒の製造方法を説明する。まず、(A)シリカ源、(B)チタン源、少なくとも1種の(C)第四級アンモニウム塩および水を撹拌混合し混合液を調製する。このとき、水熱処理時の前記混合液中の(B)チタン源に対する(A)シリカ源のモル比が10~20、好ましくは10~15になるように配合する。また、結晶性多孔質チタノシリケート触媒中の、(A)シリカ源のモル量と(B)チタン源のモル量の和に対する(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量の比が0.09~0.14、好ましくは0.10~0.13になるように配合する。前記水熱処理時の原料比率によって、結晶性多孔質チタノシリケート触媒において活性点であるチタンの結合状態や表面状態が、従来の触媒とは異なる状態になると推測される。これにより、フェノール類と過酸化水素との反応において高選択的にp-ベンゾキノン類が生成すると推定される。
(Method for producing crystalline porous titanosilicate catalyst)
The method for producing the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention is described below. First, (A) a silica source, (B) a titanium source, at least one (C) quaternary ammonium salt and water are stirred and mixed to prepare a mixed solution. At this time, the molar ratio of (A) the silica source to (B) the titanium source in the mixed liquid during the hydrothermal treatment is 10-20, preferably 10-15. Further, the ratio of the molar amount of (C1) the main quaternary ammonium salt to the sum of the molar amounts of (A) the silica source and (B) the titanium source in the crystalline porous titanosilicate catalyst is 0 0.09 to 0.14, preferably 0.10 to 0.13. It is presumed that the binding state and surface state of titanium, which is an active site, in the crystalline porous titanosilicate catalyst differ from those of conventional catalysts, depending on the raw material ratio during the hydrothermal treatment. Therefore, it is presumed that p-benzoquinones are produced with high selectivity in the reaction between phenols and hydrogen peroxide.

各原料を添加する順番に特に制限はないが、(A)シリカ源、(C)第四級アンモニウム塩及び水を混合したあとに(B)チタン源を添加して混合することが好ましい。また、混合を容易にするために界面活性剤や有機溶媒を用いてもよい。 Although there is no particular limitation on the order in which the raw materials are added, it is preferable to add and mix (B) the titanium source after mixing (A) the silica source, (C) the quaternary ammonium salt and water. A surfactant or an organic solvent may also be used to facilitate mixing.

次に、得られた混合液の水熱処理を行う。水熱処理は混合液を密閉耐圧容器に入れ、これを加熱することで行うことができる。処理温度は150℃~200℃が好ましく、170℃~190℃がより好ましい。また、処理時間は1時間~10時間が好ましく、2時間~7時間がよりに好ましく、3時間~6時間が特に好ましい。 Next, the obtained mixture is subjected to hydrothermal treatment. The hydrothermal treatment can be carried out by putting the mixture in a sealed pressure-resistant container and heating it. The treatment temperature is preferably 150°C to 200°C, more preferably 170°C to 190°C. The treatment time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 2 to 7 hours, and particularly preferably 3 to 6 hours.

続いて、水熱処理によって得られた生成物の焼成処理を行い、本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を得ることができる。焼成する方法としては、特に制限はなく、例えば、電気炉、ガス炉等を使用して焼成する方法が挙げられる。焼成条件としては、大気雰囲気下で、1時間~10時間加熱することが好ましい。焼成温度は400℃~800℃が好ましく、500℃~700℃がより好ましい。 Subsequently, the product obtained by the hydrothermal treatment is calcined to obtain the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention. The method of firing is not particularly limited, and examples thereof include a method of firing using an electric furnace, a gas furnace, or the like. As for the firing conditions, it is preferable to heat for 1 to 10 hours in an air atmosphere. The firing temperature is preferably 400°C to 800°C, more preferably 500°C to 700°C.

前記焼成する前に、ヌッチェ等を用いて処理物を濾過し、濾過物を水洗して乾燥させることが好ましい。乾燥の方法としては、特に制限されないが、均一かつ迅速に乾燥することが好ましく、例えば、熱風乾燥、過熱水蒸気乾燥等の外部加熱方式や、マイクロ波加熱乾燥、高周波誘電加熱乾燥等の電磁波加熱方式を用いることができる。 It is preferable to filter the treated material using a Nutsche or the like, wash the filtered material with water, and dry it before the calcination. The drying method is not particularly limited, but it is preferable to dry uniformly and quickly. For example, external heating methods such as hot air drying and superheated steam drying, and electromagnetic heating methods such as microwave heating drying and high frequency dielectric heating drying can be used.

(p-ベンゾキノン類の製造方法)
以下、前記で得られた結晶性多孔質チタノシリケート触媒の存在下、フェノール類と過酸化水素とを反応させてp-ベンゾキノン類を製造する方法について説明する。
(Method for producing p-benzoquinones)
Hereinafter, a method for producing p-benzoquinones by reacting phenols and hydrogen peroxide in the presence of the crystalline porous titanosilicate catalyst obtained above will be described.

本発明で使用するフェノール類とは、無置換のフェノール及び置換フェノールを意味する。ここで、置換フェノールとしては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ヘキシル基等の炭素数1から6の直鎖または分岐アルキル基、あるいはシクロアルキル基で置換されたアルキルフェノールなどが挙げられる。 The phenols used in the present invention mean unsubstituted phenol and substituted phenol. Here, the substituted phenol includes, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group and a hexyl group, or an alkylphenol substituted with a cycloalkyl group. mentioned.

フェノール類として、例えば、フェノール、2-メチルフェノール、3-メチルフェノール、2,6-ジメチルフェノール、2,3,5-トリメチルフェノール、2-エチルフェノール、3-イソプロピルフェノール、2-ブチルフェノール、2-シクロヘキシルフェノールなどが挙げられ、中でも、フェノールが好ましい。 Examples of phenols include phenol, 2-methylphenol, 3-methylphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2-ethylphenol, 3-isopropylphenol, 2-butylphenol, 2- Examples include cyclohexylphenol and the like, with phenol being preferred.

本発明で得られる結晶性多孔質チタノシリケート触媒は、p-ベンゾキノン類を製造する際の触媒として使用する。触媒の充填方式としては、固定床、流動床、懸濁床、棚段固定床等種々の方式が採用され、いずれの方式で実施しても差し支えない。また、前記触媒はそのまま使用してもよいが、触媒の充填方式に合わせて成型して使用してもよい。触媒の成型方法としては、押し出し成型、打錠成型、転動造粒、噴霧造粒などが一般的である。固定床の方式で触媒を使用する場合は、押し出し成型や打錠成型が好ましい。懸濁床の方式の場合は、噴霧造粒が好ましい。噴霧造粒後に乾燥や焼成を行ってもよい。噴霧造粒した触媒の平均粒径は、好ましくは0.1μm~1000μm、より好ましくは5μm~100μmの範囲である。0.1μm以上であると、触媒の濾過などのハンドリングがしやすいため好ましく、1000μm以下であると触媒の性能が良く強度が強いため好ましい。 The crystalline porous titanosilicate catalyst obtained in the present invention is used as a catalyst for producing p-benzoquinones. Various methods such as a fixed bed, a fluidized bed, a suspended bed, and a tray fixed bed are employed as the method of packing the catalyst, and any method may be used. Further, the catalyst may be used as it is, or may be used after being shaped according to the catalyst filling method. Extrusion molding, tableting molding, tumbling granulation, spray granulation, and the like are common methods for molding the catalyst. When the catalyst is used in a fixed bed system, extrusion molding and tablet molding are preferred. For suspended bed systems, spray granulation is preferred. Drying and baking may be performed after spray granulation. The average particle size of the spray-granulated catalyst preferably ranges from 0.1 μm to 1000 μm, more preferably from 5 μm to 100 μm. When it is 0.1 μm or more, handling such as filtration of the catalyst is easy, and when it is 1000 μm or less, the performance of the catalyst is good and the strength is high, so it is preferable.

前記触媒の使用量は、反応液の総質量(反応系内の液状成分の総質量であって、触媒等の固定成分の質量は含まない)に対して、外率で好ましくは0.1~30質量%、より好ましくは0.4~20質量%の範囲である。0.1%質量%以上であると、反応が短時間で完結し、生産性が向上するため好ましい。30質量%以下であると、触媒の分離回収量が少ない点で好ましい。 The amount of the catalyst used is preferably from 0.1 to 0.1 in terms of external ratio with respect to the total mass of the reaction solution (the total mass of liquid components in the reaction system, excluding the mass of fixed components such as catalysts). 30 mass %, more preferably in the range of 0.4 to 20 mass %. A content of 0.1% by mass or more is preferable because the reaction is completed in a short time and the productivity is improved. When it is 30% by mass or less, it is preferable because the amount of the catalyst separated and recovered is small.

また、過酸化水素は、フェノール類に対して、モル比で0.01以上1以下にすることが好ましい。また、用いる過酸化水素の濃度は特に限定しないが、通常の30%濃度の水溶液を用いてもよいし、さらに高濃度の過酸化水素水をそのまま、あるいは反応系において不活性な溶媒で希釈して用いてもよい。希釈に用いる溶媒としては、アルコール類、水などが挙げられる。過酸化水素は一度に加えてもよいし、時間をかけて徐々に加えてもよい。 Further, it is preferable that the molar ratio of hydrogen peroxide to phenols is 0.01 or more and 1 or less. In addition, the concentration of hydrogen peroxide to be used is not particularly limited, but a normal 30% concentration aqueous solution may be used, or a higher concentration hydrogen peroxide solution may be used as it is or diluted with an inert solvent in the reaction system. may be used. Solvents used for dilution include alcohols and water. Hydrogen peroxide may be added all at once, or may be added gradually over time.

反応温度は、好ましくは30℃~130℃の範囲、より好ましくは40℃~100℃の範囲である。この範囲以外の温度でも反応は進行するが、生産性の向上の観点から前記範囲が好ましい。反応圧力は特に制限されない。 The reaction temperature is preferably in the range of 30°C to 130°C, more preferably in the range of 40°C to 100°C. Although the reaction proceeds even at a temperature outside this range, the above range is preferable from the viewpoint of improving productivity. The reaction pressure is not particularly limited.

前記反応の方式は特に制限はなく、回分式、半回分式、連続式のいずれの方式で反応を行ってもよい。連続式で行う場合は、懸濁床式の均一混合槽で行ってもよく、固定床流通式のプラグフロー形式で反応を行ってもよいし、また複数の反応器を直列及び/または並列に接続してもよい。反応器数は1~4器とするのが機器費の観点から好ましい。また複数の反応器を使用する場合は、それらに過酸化水素を分割して加えてもよい。 The method of the reaction is not particularly limited, and the reaction may be performed in any of a batch method, a semi-batch method, and a continuous method. In the case of a continuous system, the reaction may be carried out in a homogeneous mixing tank of suspended bed type, a plug flow type of fixed bed circulation type, or a plurality of reactors in series and/or in parallel. may be connected. From the viewpoint of equipment costs, the number of reactors is preferably 1 to 4. Moreover, when using several reactors, you may divide and add hydrogen peroxide to them.

反応液からp-ベンゾキノン類を得るため、反応液または前記触媒を分離した後のp-ベンゾキノン類を含む分離液に対し、未反応成分や副生成物を除去するなどの精製処理を行ってもよい。精製処理は、触媒を分離した後のp-ベンゾキノン類を含むこの分離液に対して行うことが好適である。 In order to obtain p-benzoquinones from the reaction solution, the reaction solution or the separated solution containing p-benzoquinones after separation of the catalyst may be subjected to a purification treatment such as removing unreacted components and by-products. good. Purification treatment is preferably carried out on this separated liquid containing p-benzoquinones after separation of the catalyst.

精製処理の方法については、特に制限は無く、具体的には油水分離、抽出、蒸留、晶析、およびこれらの組み合わせ等の方法が挙げられる。精製処理の方法、手順等は特に限定しないが、例えば、以下のような方法により、反応液及び前記触媒を分離した後のp-ベンゾキノン類を含む分離液の精製が可能である。 The purification treatment method is not particularly limited, and specific examples include oil-water separation, extraction, distillation, crystallization, and combinations thereof. The purification treatment method, procedure, and the like are not particularly limited, but for example, the following method can be used to purify a separated liquid containing p-benzoquinones after separating the reaction liquid and the catalyst.

反応液が油相と水相の2相に分離する場合、油水分離が可能である。油水分離により、p-ベンゾキノン類含有量が低い水相を除去して、油相を回収する。この場合、分離した水相は抽出や蒸留により、p-ベンゾキノン類を回収してもよいし、一部または全部を再度反応に用いてもよい。また分離した水相に前記本発明の触媒分離工程で分離した触媒や、乾燥処理した触媒を分散し、反応器に供給することもできる。一方、油相はさらに抽出、蒸留および晶析等により精製処理を行うことが望ましい。 Oil-water separation is possible when the reaction liquid separates into two phases, an oil phase and an aqueous phase. By oil-water separation, the aqueous phase with a low p-benzoquinone content is removed to recover the oil phase. In this case, p-benzoquinones may be recovered from the separated aqueous phase by extraction or distillation, or part or all of it may be used again for the reaction. Alternatively, the catalyst separated in the catalyst separation step of the present invention or the dried catalyst may be dispersed in the separated aqueous phase and supplied to the reactor. On the other hand, the oil phase is preferably further purified by extraction, distillation, crystallization, and the like.

抽出には、例えば、1-ブタノール、トルエン、イソプロピルエーテル、メチルイソブチルケトンなどの溶媒が使用される。抽出と油水分離とを組み合わせると、前記油水分離を効率よく実施できる。抽出溶媒は蒸留塔により分離回収しリサイクルして使用することが好ましい。 Solvents such as 1-butanol, toluene, isopropyl ether, and methyl isobutyl ketone are used for extraction. By combining extraction and oil-water separation, the oil-water separation can be efficiently performed. The extracting solvent is preferably separated and recovered by a distillation column and recycled for use.

蒸留は、触媒分離直後の反応液に対して実施してもよいし、前記油水分離後の油相および水相に実施してもよい。さらに抽出液を蒸留してもよい。
触媒の分離直後の反応液を蒸留する場合、まず水やアルコール類などの軽沸成分を分離するのが好ましい。水とアルコール類は別々の蒸留塔で分離してもよいし、1つの蒸留塔で分離してもよい。
Distillation may be performed on the reaction liquid immediately after catalyst separation, or may be performed on the oil phase and water phase after the oil-water separation. Further, the extract may be distilled.
When distilling the reaction solution immediately after separating the catalyst, it is preferable to first separate low-boiling components such as water and alcohols. Water and alcohols may be separated in separate distillation columns or may be separated in one distillation column.

前記した油水分離、抽出、蒸留操作等により、水やアルコール類を分離した後、次の蒸留操作でフェノール類を回収し、再度反応に用いてもよい。回収したフェノール類に分離しきれなかった水が含まれる場合は、イソプロピルエーテルまたはトルエンを加え共沸蒸留により除去できる。 After separating water and alcohols by the above-described oil-water separation, extraction, distillation operation, etc., the phenols may be recovered by the next distillation operation and used again in the reaction. If the recovered phenols contain water that has not been completely separated, it can be removed by azeotropic distillation by adding isopropyl ether or toluene.

この共沸蒸留は、フェノール類回収前の水やアルコール類分離後の液に対して行うこともできる。分離した水は、再度反応に用いてもよいし、廃水としてもよい。回収したフェノール類に水以外の反応副生物などの不純物が含まれる場合は、さらに蒸留操作で分離することもできる。不純物が反応副生物のハイドロキノン類、カテコール類の場合、フェノール類と共に再度反応器に供給することができる。 This azeotropic distillation can also be performed on water before recovery of phenols or liquid after separation of alcohols. The separated water may be used again for the reaction or may be used as waste water. If the recovered phenols contain impurities such as reaction by-products other than water, they can be further separated by distillation. When the impurities are reaction by-products such as hydroquinones and catechols, they can be re-supplied to the reactor together with phenols.

フェノール類の分離の後、p-ベンゾキノン類よりも高沸の成分を蒸留によって除去し、次の蒸留操作によってp-ベンゾキノン類を分離できる。また高沸成分とp-ベンゾキノン類は、p-ベンゾキノン類を蒸留塔の中段から抜き出すことにより、1つの蒸留操作で分離することもできる。
得られたp-ベンゾキノン類は、必要に応じて、蒸留や晶析により不純物を除去し純度を高めることができる。
After separation of the phenols, components having a boiling point higher than that of the p-benzoquinones are removed by distillation, and the p-benzoquinones can be separated by a subsequent distillation operation. The high-boiling components and p-benzoquinones can also be separated in one distillation operation by withdrawing the p-benzoquinones from the middle stage of the distillation column.
The obtained p-benzoquinones can be purified by removing impurities by distillation or crystallization, if necessary.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。
(結晶性多孔質チタノシリケート触媒の製造)
(実施例1)
24.0gの蒸留水、2.0gのTween20(東京化成工業(株)製)、27.0gの25%テトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液(東京化成工業(株)製)、32.0gのテトラエトキシシラン(和光純薬工業(株)製)をフラスコ内で混合し、室温で60分間撹拌して混合液を得た。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(Production of crystalline porous titanosilicate catalyst)
(Example 1)
24.0 g of distilled water, 2.0 g of Tween 20 (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 27.0 g of 25% tetra-n-propylammonium hydroxide aqueous solution (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 32.0 g of Tetraethoxysilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was mixed in a flask and stirred at room temperature for 60 minutes to obtain a mixed solution.

この混合液に、3.6gのチタニウムテトラブトキシド(関東化学(株)製)と15.6gのイソプロピルアルコール(和光純薬工業(株)製)との混合液を滴下し、更に室温で60分間撹拌した。得られた混合液をテフロン製オートクレーブ用容器に充填し、175℃で18時間加熱撹拌して水熱処理を施した後、得られたスラリーを濾過し濾物として固形物を得た。得られた固形物を蒸留水で洗浄したあと風乾し、大気圧下500℃で5時間焼成することにより、7.9gの実施例1の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を得た。 A mixed solution of 3.6 g of titanium tetrabutoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 15.6 g of isopropyl alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise to this mixed solution, and the mixture was further stirred at room temperature for 60 minutes. Stirred. The obtained mixed solution was filled in a Teflon autoclave container, heated and stirred at 175° C. for 18 hours, and subjected to hydrothermal treatment. The resulting solid matter was washed with distilled water, air-dried, and calcined at 500° C. under atmospheric pressure for 5 hours to obtain 7.9 g of the crystalline porous titanosilicate catalyst of Example 1.

(実施例2)
25%テトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液を20.3gとし、テトラエトキシシランを36.0gとし、チタニウムテトラブトキシドを1.8gとした以外は、実施例1と同様の条件で製造し、10.9gの実施例2の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を得た。
(Example 2)
10. Manufactured under the same conditions as in Example 1, except that the amount of 25% tetra-n-propylammonium hydroxide aqueous solution was 20.3 g, the amount of tetraethoxysilane was 36.0 g, and the amount of titanium tetrabutoxide was 1.8 g. 9 g of the crystalline porous titanosilicate catalyst of Example 2 were obtained.

(実施例3)
27.0gの25%テトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液の代わりに、20.3gの25%テトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液及び13.3gのテトラn-ブチルアンモニウムヒドロキシドを使用した以外は、実施例1と同様の条件で製造し、11.2gの実施例3の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を得た。
(Example 3)
Except that 20.3 g of 25% tetra-n-propylammonium hydroxide aqueous solution and 13.3 g of tetra-n-butylammonium hydroxide were used instead of 27.0 g of 25% tetra-n-propylammonium hydroxide aqueous solution. It was produced under the same conditions as in Example 1 to obtain 11.2 g of the crystalline porous titanosilicate catalyst of Example 3.

(比較例1)
テトラエトキシシランを36.0gとし、チタニウムテトラブトキシドを1.8gとした以外は、実施例1と同様の条件で製造し、10.8gの比較例1の結晶性多孔質チタノシリケート触媒を得た。
(Comparative example 1)
Production was carried out under the same conditions as in Example 1, except that 36.0 g of tetraethoxysilane and 1.8 g of titanium tetrabutoxide were used to obtain 10.8 g of the crystalline porous titanosilicate catalyst of Comparative Example 1. rice field.

(比較例2)
25%テトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液を13.5gとし、テトラエトキシシランを36.0gとし、チタニウムテトラブトキシドを1.8gとした以外は、実施例1と同様の条件で水熱処理したが、結晶構造を有する本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒が得られなかった。
(Comparative example 2)
Hydrothermal treatment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of 25% tetra-n-propylammonium hydroxide aqueous solution was 13.5 g, the amount of tetraethoxysilane was 36.0 g, and the amount of titanium tetrabutoxide was 1.8 g. A crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention having a crystalline structure was not obtained.

(比較例3)
蒸留水を45.6gとし、25%テトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液の代わりにテトラブチルアンモニウムブロミドを7.1gとし、水酸化ナトリウムを1.1g添加した以外は実施例1と同様の条件で水熱処理したが、結晶構造を有する本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒が得られなかった。
(Comparative Example 3)
Distilled water was 45.6 g, 7.1 g of tetrabutylammonium bromide was used instead of the 25% tetra-n-propylammonium hydroxide aqueous solution, and 1.1 g of sodium hydroxide was added under the same conditions as in Example 1. Although hydrothermal treatment was performed, the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention having a crystal structure was not obtained.

(比較例4)
水酸化ナトリウムに代えてトリエチルアミンを2.7gとした以外は比較例3と同様の条件で水熱処理したが、結晶構造を有する本発明の結晶性多孔質チタノシリケート触媒が得られなかった。
(Comparative Example 4)
Hydrothermal treatment was carried out under the same conditions as in Comparative Example 3 except that 2.7 g of triethylamine was used instead of sodium hydroxide, but the crystalline porous titanosilicate catalyst of the present invention having a crystalline structure was not obtained.

前記実施例1~3並びに比較例1で製造した結晶性多孔質チタノシリケート触媒は、X線結晶構造解析によって、いずれも10員環構造を有していた。X線結晶構造解析はリガク社製の粉末X線回折装置(MultiFlex)を用い、2θ=5~50°の範囲で測定した。 All of the crystalline porous titanosilicate catalysts produced in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 had a 10-membered ring structure by X-ray crystal structure analysis. X-ray crystal structure analysis was performed using a powder X-ray diffractometer (MultiFlex) manufactured by Rigaku Co., Ltd., and measured in the range of 2θ=5 to 50°.

(各触媒の性能評価)
前記実施例1~3及び比較例1で得られた各触媒の存在下、並びに触媒を添加しない条件下で、フェノールと過酸化水素とを反応させて生成したカテコール(CL)、ハイドロキノン(HQ)、及びp-ベンゾキノン(p-BQ)の各モル数を後述する測定方法で測定した。得られた結果から、下記式よりカテコール収率(%)、ハイドロキノン収率(%)、及びp-ベンゾキノン収率(%)を算出した。結果を表1に示す。
カテコール収率(%)=(生成したカテコールのモル数)/(加えた過酸化水素のモル数)×100
ハイドロキノン収率(%)=(生成したハイドロキノンのモル数)/(加えた過酸化水素のモル数)×100
p-ベンゾキノン収率(%)=(生成したp-ベンゾキノンのモル数)/(加えた過酸化水素のモル数)×100
(Performance evaluation of each catalyst)
Catechol (CL) and hydroquinone (HQ) produced by reacting phenol with hydrogen peroxide in the presence of the catalysts obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 and under conditions in which no catalyst was added. , and p-benzoquinone (p-BQ) were measured by the method described later. From the obtained results, catechol yield (%), hydroquinone yield (%), and p-benzoquinone yield (%) were calculated from the following formulas. Table 1 shows the results.
Catechol yield (%) = (number of moles of catechol produced) / (number of moles of added hydrogen peroxide) x 100
Hydroquinone yield (%) = (number of moles of hydroquinone produced) / (number of moles of hydrogen peroxide added) x 100
Yield of p-benzoquinone (%) = (Number of moles of p-benzoquinone produced)/(Number of moles of hydrogen peroxide added) x 100

Figure 0007150476000001
(表中、TPAOHはテトラn-プロピルアンモニウムヒドロキシドを示し、TBAOHはテトラn-ブチルアンモニウムヒドロキシドを示し、TPABrはテトラプロピルアンモニウムブロミドを示す。)
Figure 0007150476000001
(In the table, TPAOH represents tetra-n-propylammonium hydroxide, TBAOH represents tetra-n-butylammonium hydroxide, and TPABr represents tetrapropylammonium bromide.)

(測定方法)
冷却器、温度計、フィードポンプ、およびマグネチックススターラーを備えた内容積50mlのフラスコに、実施例1~3及び比較例1で得た0.20gの各結晶性多孔質チタノシリケート触媒、3.0gのt-ブチルアルコール(和光純薬工業(株)製)、6.0gの蒸留水、4.2gのフェノール(関東化学(株)製)を装入し、スターラーで撹拌しながら油浴中で70℃に加熱した。
(Measuring method)
0.20 g of each of the crystalline porous titanosilicate catalysts obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, 3 0 g of t-butyl alcohol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 6.0 g of distilled water, and 4.2 g of phenol (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) were charged and stirred with a stirrer in an oil bath. It was heated to 70°C in the medium.

この混合液を撹拌しながら、0.46gの30%過酸化水素水(和光純薬工業(株)製)を60分間かけて滴下し、そのまま90分間保持して反応を進行させた。反応液を冷却後、該触媒を濾別し、反応液の一部を取り、残存過酸化水素をヨードメトリーで、生成物をガスクロマトグラフィーで定量した。 While stirring this mixture, 0.46 g of 30% hydrogen peroxide solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise over 60 minutes, and the mixture was maintained for 90 minutes to allow the reaction to proceed. After cooling the reaction solution, the catalyst was filtered off, a portion of the reaction solution was taken, residual hydrogen peroxide was quantified by iodometry, and the product was quantified by gas chromatography.

ガスクロマトグラフィーの分析条件は以下の通りである。
検出器;水素炎イオン検出器
カラム;DB-5(Agilent J&W)、内径0.25mm、長さ60m、膜厚0.25μm
カラム温度;80℃10分間保持、昇温温度4℃/分、280℃まで昇温
注入口;280℃
検出器温度;280℃
キャリア-ガス;ヘリウム
流速;80ml/分
The analysis conditions for gas chromatography are as follows.
Detector: Hydrogen flame ion detector Column: DB-5 (Agilent J&W), inner diameter 0.25 mm, length 60 m, film thickness 0.25 μm
Column temperature; maintained at 80°C for 10 minutes, temperature rising at 4°C/min, heating up to 280°C Inlet; 280°C
Detector temperature; 280°C
Carrier gas; Helium Flow rate; 80 ml/min

Claims (8)

フェノール類を過酸化水素と反応させてp-ベンゾキノン類を製造するための結晶性多孔質チタノシリケート触媒であって、四面体型TO4(T=SiまたはTiを示し、Oは酸素原子を示す。)ユニット10個からなる10員環を有し、(A)シリカ源、(B)チタン源、少なくとも1種の(C)第四級アンモニウム塩、および水を含む混合物を、前記混合物中で最もモル量の大きい第四級アンモニウム塩を(C1)主な第四級アンモニウム塩とした場合に、下記(1)および/または(2)の条件で水熱処理し、焼成処理を行うことによって得られ
前記フェノール類が、フェノール、および炭素数1から6の直鎖または分岐アルキル基、あるいはシクロアルキル基で置換されたアルキルフェノールから選ばれる、
結晶性多孔質チタノシリケート触媒。
(1)(A)シリカ源のモル量/(B)チタン源のモル量=10~20
(2)(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量/((A)シリカ源のモル量+(B)チタン源のモル量)=0.09~0.14
A crystalline porous titanosilicate catalyst for producing p-benzoquinones by reacting phenols with hydrogen peroxide, comprising tetrahedral TO 4 (T=Si or Ti, O represents an oxygen atom .) a mixture having a 10-membered ring consisting of 10 units and comprising (A) a silica source, (B) a titanium source, at least one (C) quaternary ammonium salt, and water; When the quaternary ammonium salt with the largest molar amount is (C1) the main quaternary ammonium salt, hydrothermal treatment under the following conditions (1) and / or (2) and calcination treatment are performed. be
The phenols are selected from phenol and alkylphenols substituted with linear or branched alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 6 carbon atoms,
Crystalline porous titanosilicate catalyst.
(1) (A) molar amount of silica source/(B) molar amount of titanium source = 10 to 20
(2) (C1) molar amount of main quaternary ammonium salt/((A) molar amount of silica source + (B) molar amount of titanium source) = 0.09 to 0.14
前記(C)第四級アンモニウム塩が、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドまたはジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシドである請求項1に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。 2. The crystalline porous titanosilicate catalyst according to claim 1, wherein the (C) quaternary ammonium salt is tetrapropylammonium hydroxide or dimethyldipropylammonium hydroxide. 前記結晶性多孔質チタノシリケート触媒がMFI型構造またはMSE型構造を有する、請求項1または2に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。 The crystalline porous titanosilicate catalyst according to claim 1 or 2, wherein the crystalline porous titanosilicate catalyst has an MFI type structure or an MSE type structure. 前記(A)シリカ源がアルコキシシランであり、前記(B)チタン源がアルコキシチタンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。 The crystalline porous titanosilicate catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the (A) silica source is an alkoxysilane and the (B) titanium source is an alkoxytitanium. 前記混合物が、(C2)テトラプロピルアンモニウムヒドロキシドまたはジメチルジプロピルアンモニウムヒドロキシド以外の第四級アンモニウム塩をさらに含む、請求項2~4のいずれか1項に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒。 The crystalline porous titanosilicate according to any one of claims 2 to 4, wherein the mixture further comprises (C2) a quaternary ammonium salt other than tetrapropylammonium hydroxide or dimethyldipropylammonium hydroxide. catalyst. (A)シリカ源、(B)チタン源、(C)第四級アンモニウム塩および水を含む混合物を、前記混合物中で最もモル量の多い第四級アンモニウム塩を(C1)主な第四級アンモニウム塩とした場合に、下記(1)および/または(2)の条件で水熱処理し、焼成処理を行う請求項1~5のいずれか1項に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒の製造方法。
(1)(A)シリカ源のモル量/(B)チタン源のモル量=10~20
(2)(C1)主な第四級アンモニウム塩のモル量/((A)シリカ源のモル量+(B)チタン源のモル量)=0.09~0.14
A mixture comprising (A) a silica source, (B) a titanium source, (C) a quaternary ammonium salt and water is combined with (C1) the predominant quaternary The crystalline porous titanosilicate catalyst according to any one of claims 1 to 5, wherein when it is made into an ammonium salt, it is hydrothermally treated under the following conditions (1) and / or (2) and calcined. Production method.
(1) (A) molar amount of silica source/(B) molar amount of titanium source = 10 to 20
(2) (C1) molar amount of main quaternary ammonium salt/((A) molar amount of silica source + (B) molar amount of titanium source) = 0.09 to 0.14
請求項1~5のいずれか1項に記載の結晶性多孔質チタノシリケート触媒の存在下、フェノール類を過酸化水素と反応させてp-ベンゾキノン類を製造する方法。 A method for producing p-benzoquinones by reacting phenols with hydrogen peroxide in the presence of the crystalline porous titanosilicate catalyst according to any one of claims 1 to 5. 前記フェノール類がフェノールであり、前記p-ベンゾキノン類がp-ベンゾキノンである、請求項7に記載のp-ベンゾキノン類を製造する方法。 8. The method for producing p-benzoquinones according to claim 7, wherein said phenol is phenol and said p-benzoquinone is p-benzoquinone.
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