JPH01121229A - アルキルフェノールの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はアルキルベンズアルデヒド類より、アルキルフ
ェノール類を製造する方法に関する。

アルキルフェノール類は、合成樹脂・合成可塑剤等の合
成原料、又は殺虫剤や抗酸化剤、除草剤等に使用されて
おり、極めて重要な物質である。

（従来の技術） 各種アルキルフェノールは、従来タール酸からの分離法
あるいはサイメン法をはじめとする種々の合成法により
製造される。一般にアルキルフェノール類は異性体間は
もちろん同族間でも物性の差は小さいので、分離法によ
り高純度の各種アルキルフェノールを製造することが困
難である。

一方、合成法においても、スルホン化−アルカリ溶融法
は異性体が副生じたり廃棄物の処理が必要であり、サイ
メン法では複雑な装置を必要とする等の欠点を有してい
る。

これらの方法とは別にバイヤー・ビリガー反応、即ち芳
香族アルデヒドと過酢酸あるいは過安息香酸などの過酸
化物との反応でフェノール類を合成することが知られて
いる。この方法は異性体の非常に少ない純度の高いアル
キルフェノールを合成するのに適しており、近年各種ア
ルキルベンゼンのカルボニル化による各種アルキルベン
ズアルデヒドの工業的製造が可能となったこともあいま
って注目されている。

バイヤー・ビリガー反応は一般に、ヒドロキシ基やアル
コキシ基などの電子供与性置換基をもつ芳香族アルデヒ
ドを過酸化物で反応させると定量的にフェノール類が得
られる。一方、ニトロ基のような電子吸引性置換基をも
つ芳香族アルデヒドと過酸化物とを反応させると芳香族
カルボン酸の生成が多くなる。

また電子供与性基と考えられるメチル基及び−般のアル
キル基で置換されたアルキルベンズアルデヒドと過酸化
物との反応では、芳香族カルボン酸が多く生成し、アル
キルフェノールは少量しか得られないことが、Ｏｇａ　
ｔａ等の文献（Ｊ、Ｏｒｇ、Ｃｈｅｍ。

匹、４８０３（１９，６１）、）に記載されている。

このバイヤー・ビリガー反応による方法において、アル
キルフェノールの収率を向上させるために多くの努力が
なされている。例えば特開昭４７〜２７９３３号では、
水中でのｐ）［ａが４よりも小さいカルボン酸から誘導
される有機過酸を用いることによりアルキルベンズアル
デヒドからアルキルフェノールを定量的に合成しており
、また特開昭４８−５６６３５号では、無機酸やスルフ
ォン酸等の強酸（１０−３よりも大きい解離定数を有す
る酸）の存在下、過酸化水素とアルキルベンズアルデヒ
ドとの反応からも高選択率でアルキルフェノールを得て
いる。

（発明が解決しようとする問題点） バイヤー・ビリガー反応による方法において、これらの
アルキルフェノールの収率を向上させる方法は以下の点
で問題がある。

（１）水中でｐＫａが４よりも小さいカルボン酸から誘
導される有機過酸を用いる方法は、過蟻酸、過安息香酸
、過酢酸などを使用するが、これらの試薬は高価であり
、それから誘導される有機過酸は爆発等の危険があり、
安全設備に多くの費用がかかる。

（２）強酸の存在下での反応で過酸化水素と反応させる
方法は、アルキルフェノールの収率が低（、高沸点の生
成物が多くなる傾向にある。

（問題点を解決するための手段） 発明者等は、これらの問題点を有するアルキルフェノー
ルの合成法について鋭意検討した結果、オルソ置換基Ｒ
０、Ｒ２の両方か、あるいはどちらか一方がアルキル基
であるアルキルベンズアルデヒドを蟻酸存在下で過酸化
水素水と反応させてアルキルフェノールの蟻酸エステル
を合成し、次にこの蟻酸エステルを加水分解することよ
り、アルキルフェノールが高収率で、且つ安全な方法で
得られることを発見し、本発明に到達した。

即ち本発明は、一般式： （式中、オルソ位の置換基Ｒ，、ＲＺの両方が直鎖もし
くは分岐状の炭素数１〜１０のアルキル基であるか、あ
るいは、一方が直鎖もしくは分岐状の炭素数１〜１０の
アルキル基であり、他方が水素であり、且つ、置換基Ｒ
３、Ｒａ、Ｒ３が直鎖もしくは分岐状の炭素数１〜１０
のアルキル基か水素基である）で表されるアルキルベン
ズアルデヒドの蟻酸溶液中に、過酸化水素水を反応させ
アルキルフェノールの蟻酸エステルを合成する第一工程
と、その蟻酸エステルを加水分解する第二工程からなる
一般式： （式中、Ｒ１−Ｒ９は、前記式と同様である）で表され
るアルキルフェノールの製造法である。

第二工程の蟻酸エステルの加水分解において、一般式中
の置換基Ｒｓ　、Ｒａ、Ｒ５の内の水素基が２個以下の
場合、蟻酸に対する水の濃度を１５重景％以上とし、且
つ反応温度を５０°Ｃ以上とする。

本発明のアルキルベンズアルデヒドは、一般式（式中、
オルソ位の置換基Ｒ＋　、Ｒｚの両方が直鎖もしくは分
岐状の炭素数１〜１０のアルキル基であるか、あるいは
、一方が直鎖もしくは分岐状の炭素数１〜１０のアルキ
ル基であり、他方が水素であり、且つ、置換基Ｒ，、Ｒ
４、Ｒ６が、直鎖もしくは分岐状の炭素数１〜１０のア
ルキル基か水素基であり、そのうち水素基が３個以下で
ある）で表される化合物である。これに属する化合物と
しては、例えば〇−トルアルデヒド、２．４．５−トリ
メチルベンズアルデヒド、２，４．５−　）リメチルベ
ンズアルデヒド、２．４．６−　）リメチルベンズアル
デヒド等が挙げられる。

蟻酸エステルを合成する第一工程では、蟻酸濃度を９０
重量％以上とする。９０重量％未満の場合、ベンズアル
デヒドの蟻酸溶液中の溶解度が低下し、且つ酸強度が低
下するために、反応速度とアルキルフェノールの収率が
低下する。

アルキルベンズアルデヒドに対する蟻酸の重量比は２以
上が好ましい。２未満ではベンズアルデヒドの蟻酸溶液
中の溶解度が低下し、且つ酸強度が低下するために、ア
ルキルフェノールの収率と反応速度が低下する。

第一工程での過酸化水素の濃度は３０％以上であり、好
ましくは５０％以上である。過酸化水素濃度が３０％未
満であれば、反応速度が遅く、未反応のアルキルベンズ
アルデヒドがかなり残留し、アルキルフェノールの収率
が低下する。

アルキルベンズアルデヒドに対する過酸化水素のモル比
は０．９〜２．０であり、好ましくは１．０〜１．３で
ある。モル比が０．９未満であれば、アルキルベンズア
ルデヒドが未反応のまま多く残り、アルキルフェノール
の収率が低下する。モル比が２゜０を超えると、生成す
るアルキルフェノールが過剰の過酸化水素に酸化されて
高沸点化合物に変化するのでアルキルフェノールの収率
が低下する。

反応温度は０〜１００°Ｃであり、好ましくは１０〜６
０°Ｃである。１００°Ｃを超えると過酸化水素自身の
分解が著しく、その活性酸素により生成物であるアルキ
ルフェノールが酸化され高沸点化合物を多く生成する。

０°Ｃ未満の温度では反応速度は極めて遅くなる。

第一工程では、反応は発熱を伴うので反応温度を保持す
るために発熱に対応できる除熱を考慮しなければならな
い。通常は内部または外部熱交換器を用いた除熱方法が
適する。しかし、最も好適には反応圧力を減圧とし、反
応温度における溶液（蟻酸及び水等）の有する蒸気圧下
で操作し、溶液の蒸発による蒸発潜熱により除熱して、
蒸気を還流することにより行なう。

第二工程の蟻酸エステルの加水分解において、置換基の
Ｒ１、Ｒ４、Ｐ、がすべて水素基の場合、水濃度は５％
以上とする。５χ未満の場合、加水分解が円滑に進行せ
ず蟻酸エステルが不純物として残る。

この場合の反応温度は、特に限定されず、第一工程と同
様の温度で反応させる。

第二工程において置換基のＲ８、Ｒ１、Ｒ５の中、水素
基が２個以下の場合、その加水分解を円滑に行なうため
、蟻酸に対する水濃度１５重量％以上とする。水濃度が
不充分であれば、水を追加しなければならない。蟻酸に
対する水濃度１５重景％未満であれば、蟻酸エステルの
加水分解が円滑に進行せず、蟻酸エステルが不純物とし
て残る。

この場合の反応温度は５６°Ｃ以上なければならない。

５０°Ｃ未満の場合、蟻酸エステルの加水分解が円滑に
進行せず、蟻酸エステルが不純物として残る。なお本発
明の反応は連続式でも、回分式でもできる。

（作用および効果） ここに限定したアルキルベンズアルデヒドの酸化反応の
場合、オルソ位のアルキル基電子供与性効果により、水
素の転位よりも芳香族環の転位が促進されるというオル
ソ効果が存在する。Ｏｇａ　ｔａ等の別の文献（Ｊ、　
Ａｍ、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　、　９４．４１８９　（１
９７２）　、）には有機過酸を用いた実験でオルソ効果
について若干の指摘があるが、本発明の方法においては
このオルソ効果を積極的に反応に用い、従来の方法には
無い安全で、経済的な製造法を見い出したものである。

即ち従来の方法においては、有機過酸を用いたり、無機
酸を用いなければならなかったが、本発明の方法におい
ては、オルソ位にアルキル基を有するアルキルベンズア
ルデヒドを、蟻酸存在下、過酸化水素と反応するだけで
、高収率のアルキルフェノールを合成することができ、
芳香族カルボン酸の生成が殆ど抑えられる。

その結果、本発明は従来法と比較して次のような利点が
ある。

（１）本発明の方法では有機過酸を扱う必要が無く、過
酸化水素のみで良いので比較的安全である。

このため爆発等の危険を防止するための設備が少なくて
済む。

（２）酸触媒として蟻酸を用いるために、無機酸を使用
する場合よりも反応液から蟻酸を除去することが容易で
ある。また回収された蟻酸は、再度第一工程の反応に使
用することができる。

（３）第二工程において、一般式での置換基のＲ８、Ｒ
４Ｒ９中の水素基が２個以下の場合、アルキル基が２個
以上置換されるため加水分解速度が遅くなる現象等が起
こり、選択率が低下するが、本発明の方法により、蟻酸
中の水濃度を１５重量％以上とし、５０°Ｃ以上の温度
で加水分解を行うことにより、アルキルフェノールが円
滑に進行・完了するので、アルキルフェノール中の蟻酸
エステルの混入が無くなり、高純度のアルキルフェノー
ルを製造することが可能である。

（実施例） 次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定される
ものではない。

実施炎上 撹拌機、還流コンデンサー及び滴下ロートを附した三つ
ロフラスコに２，４−ジメチルベンズアルデヒド５５．
８ｇ及び蟻酸（純度１００χ）　２７０ｇを加えた。

次に４８．３χの過酸化水素３２．２ｇを滴下ロートに
入れ、常圧で１０分で滴下した。滴下と共に発熱するの
で、反応温度３５°Ｃに一定にするため、氷水浴でフラ
スコを冷却した。滴下後４０分で蟻酸エステルの合成反
応は終了した。その後水を６０ｇ反応液に追加し、温度
５３°Ｃに加熱した。２時間後２，４−キシリジルフォ
ーメートは殆ど加水分解していた。

反応液をガスクロマドで分析した結果、２，４−ジメチ
ルベンズアルデヒドの転化率は９７．４χてあり、２．
４−キシレノールの選択率９２．４χ、２．４−キシリ
ジルフォーメートの選択率０．４χ、２，４−ジメチル
安息臭酸の選択率０．７χであった。

実施例２ 純度９０χの蟻酸を用いた以外は実施例１と同様な方法
で行なった。滴下後、９０分で酸化反応が終了した。そ
の後水を６０ｇ反応液に追加し、温度５３°Ｃに加熱し
、２時間で加水分解を終了した。

この結果、２，４−ジメチルベンズアルデヒドの転化率
は９７．１χであり、２，４−キシレノールの選択率９
０．０％、２，４−キシリジルフォーメートの選択率０
．１χ、２，４−ジメチル安息臭酸の選択率１．０χで
あった。

実施例３ 実施例１の装置で、０−トルアルデヒド５．０ｇおよび
蟻酸（純度９０χ）２７ｇをフラスコに入れた。

更に４８．３χの過酸化水素３．２ｇを滴下ロートに入
れ、反応温度５０°Ｃで、過酸化水素を系内に滴下した
。反応温度を一定にするため、氷水浴での冷却や、水浴
での加熱を行った。３時間後反応が終了した。ｏ−）ル
アルデヒドの転化率は９４．４χであり、０−クレゾー
ルの選択率８５Ｘ　、　ｏ−）ルイル酸の選択率０．４
χであった。

実施例４ 実施例１の装置で、２，４．５−　）リメチルベンズア
デヒド６１．６ｇ及び蟻酸（純度１００χ）　１７０ｇ
をフラスコに入れた。４８．７χの過酸化水素３１．９
ｇを滴下ロートに入れ、常圧で１０分で滴下した。滴下
と共に発熱するので、反応温度３５°Ｃに一定にするた
め、氷水浴でフラスコを冷却した。滴下後、４０分で酸
化反応は終了した。その復水を４０ｇ反応液に追加し、
温度５３°Ｃに加熱した。２時間後２，４．５−　トリ
メチルフェノールの蟻酸エステルは、はとんど加水分解
していた。反応液をガスクロマドで分析したｍ果、２，
４．５−　）ジメチルベンズアルデヒドの転化率は９３
．５χであり、２，４．５−　）リメチルフェノールの
選択率８０．１χ、２，４．５−　トリメチルフェノー
ルの蟻酸エステルの選択率０．４χ、２，４．５−　ト
リメチル安息臭酸の選択率１．０χであった。

比較例１ 実施例１において、加水分解時に温度を３５°Ｃのまま
にした以外は同様の方法で行なった。反応時間６時間後
分析した結果、２．４−ジメチルベンズアルデヒドの転
化率９７．２χであり、２，４−キシレノールの選択率
８５．１χ２３４−キシリジルフォーメートの選択率５
．８χ、２，４−ジメチル安息臭酸の選択率０．７χで
あった。

本比較例では第二工程の加水分解の温度が低いため、蟻
酸エステル（２，４−キシリジルフォーメート）の残留
量が多い。

ル較性Ｉ 実施例１において、加水分解時に水を追加しなかった以
外は同様な方法で行なった。反応時間６時間後分析した
結果、２，４−ジメチルベンズアルデヒドの転化率が９
５．７χであり、２．４−キシレノールの選択率８１．
５χ、２，４−キシリジルフォーメートの選択率８．５
χ、２，４−ジメチル安息臭酸の選択率０．５χであっ
た。

本比較例では、第二工程での水が少ないので、比較例１
と同様に蟻酸エステルの残留量が多い。

北較勇主 実施例３の方法で、ｐ−）ルアルデヒド５．０ｇ及び蟻
酸（純度９０χ）２７ｇをフラスコに入れた。更に４８
．３χの過酸化水素３．２ｇを滴下ロートに入れ、反応
温度５０°Ｃで過酸化水素を系内に滴下した。

反応温度を一定にするため、氷水浴での冷却および水浴
での加熱を行った。３時間後反応は終了し分析の結果、
Ｐ−）ルアルデヒドの転化率が８７．０χであり、ｐ−
クレゾールの選択率は７５χ、ｐ−トルイル酸の選択率
は９．４χであった。

このように本発明の対象外であるｐ−トルアルデヒドで
は、オルソ効果が存在しないので、アルキルベンズアル
デヒドの転化率が低く、またアルキルフェノールへの選
択率も低い。

特許出願人　三菱瓦斯化学株式会社 代理人　弁理士　小　堀　貞　文

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、オルソ位の置換基Ｒ＿１、Ｒ＿２の両方が直鎖
   もしくは分岐状の炭素数１〜１０のアルキル基であるか
   、あるいは、一方が直鎖もしくは分岐状の炭素数１〜１
   ０のアルキル基であり、他方が水素であり、且つ、置換
   基Ｒ＿３、Ｒ＿４、Ｒ＿５が直鎖もしくは分岐状の炭素
   数１〜１０のアルキル基か水素基である）で表されるア
   ルキルベンズアルデヒドの蟻酸溶液中に、過酸化水素水
   を反応させアルキルフェノールの蟻酸エステルを合成す
   る第一工程と、その蟻酸エステルを加水分解する第二工
   程からなる一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１〜Ｒ＿５は、前記式と同様である）で表
   されるアルキルフェノールの製造法。
2. （２）第二工程において、前記アルキルフェノールの置
   換基Ｒ＿３、Ｒ＿４、Ｒ＿５のうち水素基が２個以下の
   場合の蟻酸エステルを加水分解するに際し、蟻酸に対す
   る水濃度が１５重量％以上で、且つ反応温度５０℃以上
   で行なう特許請求範囲１項記載の方法。