JPH0414656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の分野 ある種のマグネシウム含有化合物およびマンガ
ン含有化合物の混合物により与えられる触媒はよ
く知られている。ここに記載する触媒は、マグネ
シウム化合物マトリツクスに水酸化マンガンを堆
積することにより、形成した新規な前駆物質から
誘導され、フエノール化合物のオルトアルキル化
法に特に有効な、極めて有益な触媒である。 発明の背景 Van Sorgeの米国特許第3873628号によれば、
酸化マグネシウムを硫酸マンガン水溶液と混合
し、混合物を乾燥状態になるまで加熱し、次いで
乾燥混合物をカ焼することによつてオルトアルキ
ル化触媒を製造する。Van Sorgeの米国特許第
3972836号では、酸化マグネシウムと酸化マンガ
ン類とをドライブレンドすることによりオルトア
ルキル化触媒を製造する。ここで水酸化マンガン
類は、硫酸マンガンと水酸化カリウムの水溶液か
ら沈澱させればよい。Frabettiの米国特許第
4041805号に記載されたオルトアルキル化触媒は、
酸化マグネシウムと酸化マンガンの混合物よりな
る。酸化マグネシウム成分は、炭酸マグネシウ
ム、塩基性炭酸マグネシウムまたは水酸化マグネ
シウムの熱分解により誘導される。酸化マンガン
成分は、硫酸マンガンと水酸化カリウムの溶液か
らの沈澱として誘導される。 上記特許に記載された触媒材料はすべて、触媒
製造方法が触媒のオルトアルキル化方法での使用
に種々の難点をもつている。例えば、Van
Sorgeの米国特許第3873628号の硫酸アニオン含
有触媒は、環境に極めて有害なメルカプト含有化
合物をかなりの量発生する。後者のVan Sorge
の米国特許第3972836号の特許には、硫酸イオン
およびカリウムイオン両方を除去するために、触
媒材料をアルカリ性溶液で繰り返し洗う必要があ
ることが特記されている。 発明の記載 マンガン塩の水溶液と水酸化アンモニウムの水
溶液とをマグネシウム含有物質の存在下で混合す
ることにより沈澱として形成される、マグネシウ
ム含有物質と水酸化マンガンの混合物により触媒
前駆物質が提供される。この混合物をカ焼または
焼成すると、フエノール化合物のオルトアルキル
化方法に有用な触媒が得られる。この触媒は２，
６−キシレノールの製造に特に有用である。 マグネシウム含有物質は、その上に水酸化マン
ガンが堆積されるマトリツクスを構成し、炭酸マ
グネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、水酸化マ
グネシウム、またはこれらのマグネシウム含有化
合物２種以上の混合物とすることができる。用語
「塩基性炭酸マグネシウム」は、次式： xMgCO₃・Mg（OH）₂・xH₂O （各ｘはそれぞれ独立に約３〜約５の平均値であ
る）で表わされる物質を意味する。 触媒前駆物質の水酸化マンガン成分は、マンガ
ン塩の水溶液と水酸化アンモニウムの水溶液とを
一緒にすることにより沈澱として形成される。こ
れらの水溶液をマグネシウム化合物の水へのスラ
リーの存在下で一緒にするのがよい。適当なマン
ガン塩として硝酸マンガン、硫酸マンガンまたは
酢酸マンガンが挙げられる。塩化マンガン、臭化
マンガンなども適当であると考えられる。 触媒前駆物質を製造する場合、水溶性マンガン
化合物を水溶液としてマグネシウム化合物の水性
スラリーまたは懸濁液に加え、次にこれに水酸化
アンモニウムを加える。 マグネシウム化合物を「塩基性」炭酸マグネシ
ウムとするのが好ましく、特に微粉砕粒子形態の
もをが好ましい。しかし、あらゆる炭酸マグネシ
ウムを使用できる。 反応混合物がマグネシウムおよびマンガン化合
物を、最終的に製造される触媒中にマグネシウム
１モル当り約0.02〜0.25モルのマンガンを与える
のに十分な量含有するのが好ましい。 かきまぜを行うのがよく、好ましくは室温、例
えば約25℃でかきまぜる。必要ではないが、反応
混合物を室温より高い温度に加熱してもよい。撹
拌工程の期間は短くてよく、一般にマンガン化合
物の少なくとも一部を水酸化マンガン（）の形
態でマグネシウム化合物上に堆積するのに10〜30
分の時間で十分である。 水酸化マンガンをマグネシウム化合物上に沈着
させた後、水酸化マンガンが堆積されたマグネシ
ウム化合物の少なくとも一部を、反応混合物の残
りの部分から、任意適当な分離技術、例えば
過、遠心分離などにより分離する。大規模生産に
は遠心分離が好適である。しかし、周知の分離技
術のほとんどどれを用いても良好な結果が得られ
る。 ここで注意しておくべきこととして、この反応
混合物からの触媒の初期分離の後、この触媒を洗
浄の必要なしに直接乾燥することができる。従来
技術に従つて水酸化ナトリウムのような苛性アル
カリの存在下で触媒を製造する場合には、洗浄が
必要である。１回以上洗浄または再スラリー化す
る必要がないことは、本発明の重要な利点であ
る。 水酸化マンガンの堆積したマグネシウム化合物
分離物の乾燥は、任意適当なやり方で、熱風、真
空、その組合せなどを用いて行うことができる。
乾燥を200〓以下の温度で十分に乾燥した状態
（例えば揮発分２％以下、好ましくは揮発分１％
以下）まで行い、その材料を実質的に自由流動す
る粒子形態に粉粒化できるようにするのが好まし
い。 乾燥後、この分離乾燥部分を、粉砕などによ
り、好ましくは16〜20メツシユふるいを通過する
のに十分小さな寸法の微粉砕粒子形態に形成す
る。 その後、任意適当な成形方法および装置を用い
て粒子を所望の物理的形状に成形する。例えば、
タブレツト成形機および周知のタブレツト成形法
を用いて粒子をタブレツトに成形する。粒子成形
物はペレツト、円柱、タブレツトまたは当業界で
周知の任意の他の形状とすることができる。 成形後かつ使用前に、粒子をカ焼または焼成す
る。カ焼を250℃〜500℃の範囲内の温度で行うの
が好ましい。カ焼をその場で、つまり触媒をフエ
ノール化合物のオルトアルキル化の触媒として用
いるべき反応器内で行うものがもつとも有利であ
る。しかし、本発明の触媒前駆物質組成物を任意
適当な態様で力焼して有効なオルトアルキル化触
媒を形成できることを理解すべきである。他のカ
焼方法として真空中、供給原料中または不活性雰
囲気中でのカ焼が含まれる。 所望に応じて、触媒を製造するにあたつて成形
助剤および／または結合剤を使用することもでき
る。このような方法の１例では、タブレツト成形
に先立つて少量、例えば0.5％の黒鉛を触媒粒子
に加える。別法では、ポリフエニレンオキシド、
例えばHayの米国特許第3306874号および第
3306875号に記載されたポリフエニレンオキシド
を粒子と20重量％以下の量にて結合剤として配合
する。ポリフエニレンオキシド樹脂共重合体を有
効な結合材料として使用することもできる。一般
に、周知の水溶性および水不溶性結合剤材料を本
発明の前駆物質および触媒材料と併用することが
できる。 本発明の触媒は、フエノール化合物、例えば次
式： のフエノール化合物のオルトアルキル化を促進す
るのに使用することができる。上式中の各Ｒはそ
れぞれ独立に水素、アルキル、例えばC₁〜C₁₂ア
ルキル、フエニルおよびアルキル置換フエニル、
例えばC₁〜C₁₂アルキル置換フエニルよりなる群
から選ばれる一価置換基である。 本発明の触媒を用いてアルキル化を行う場合、
上記のようなフエノール化合物の任意のものまた
は混合物を気化させ、400℃以上、好ましくは400
℃〜460℃の温度に加熱され、炭酸マグネシウム
−水酸化マンガン触媒が充填された反応器に通
す。 最良の結果を得るには、アルキル化すべきフエ
ノール化合物の各オルト位置について１モル以
上、好ましくは１〜３モルのアルキルアルコール
を用いるのが適切である。例えば、１分子につき
２個のオルト水素を有するフエノールをメチル化
して２，６−キシレノールを最高収率で得たいな
らば、フエノール１モル当り２〜６モルのメタノ
ールを用いるのが望ましく、メタノール対フエノ
ールの比が高い方が高い収率が得られる。 反応器から出てくる蒸気を凝縮させ、生成物を
慣例の方法、例えば晶出、蒸留などによつて分離
する。反応は大気圧で進行するが、大気圧より高
い圧力も低い圧力も使用できる。 望ましいオルトアルキル化最終生成物が良好な
収率で回収される。メタおよびパラアルキル化よ
りオルトアルキル化を優先する選択率は良好であ
る。 以下の実施例は本発明を具体的に説明するもの
で、本発明を限定するものと解すべきではない。
他の触媒との比較例も含まれている。 実施例 本例は、本発明に従う触媒前駆物質の製造およ
び使用を具体的に示す。 温度計および撹拌装置付きの容器内で、906ｇ
の炭酸マグネシウム（Fisher Chemical 社製、
実験品位、Lot790876）を4000mlの蒸留水と共に
かきまぜてスラリーを形成した。次に80.0ｇの50
重量％硝酸マンガン水溶液（Fisher Chemical社
製、Lot781811）を蒸留水で容量1000mlに希釈
し、この希釈溶液を室温で245秒間にわたつて、
スラリーをかきまぜながらスラリーに滴加した。
次に60.0ｇの29.3重量％水酸化アンモニウム水溶
液（J.T.Baker Chemical 社製、分析試薬品
位）をスラリーに急速に注いだ。撹拌を約10分間
続けた。次にスラリー固形分を減圧過により母
液から分離した。得られたフイルタケーキをパン
に入れ、真空オーブン内で104℃で１夜乾燥した。
次に乾燥ケーキを＃25メツシユふるいの通過サイ
ズに粉砕し、得られた粉末をボールミルで、ポリ
（２，６−ジメチル−１，４−フエニレンエーテ
ル）樹脂（General Electric社製）と触媒前駆物
質対樹脂比90：10で配合した。次にこの粉末をプ
レスで圧縮成形して、直径3/16インチ（0.48cm）、
長さ1/8インチ（0.32cm）のタブレツトとした。 反応器 上気触媒前駆物質から製造した触媒を下記の反
応器内で評価した。 反応器は２本の内径3/4インチ（1.91cm）の管
から構成する。供給材料、即ちアルコール、水お
よびフエノール化合物の溶液を貯槽から計量ポン
プを通して、２本の内径3/4インチ（1.91cm）の
管のうち第１の管に供給する。第１の管は堅型蒸
発器として機能し、長さ15インチ（38.1cm）で、
溶融塩浴中に深さ８インチ（20.3cm）まで部分的
に浸漬されている。蒸発器からの蒸気を第２の内
径3/4インチ（1.91cm）の管（堅型反応器として
機能する）に、蒸発器の底部より５インチ（12.7
cm）上に配置され、反応器管にその底部から14イ
ンチ（35.6cm）上に連結された長さ２インチ
（5.1cm）のステンレス鋼管を通して供給する。反
応器管は長さ24インチ（60.96cm）で、溶融塩浴
中に深さ17インチ（43.2cm）まで浸漬されてい
る。 蒸発器から反応器に到る入口管も溶融塩浴中を
通つており、蒸発器から出てくる蒸気用の予熱器
として作用してこの蒸気を反応器管の温度までも
つてゆく。 第２の内径3/4インチ（1.91cm）の管（即ち反
応器管）に、触媒床用のサポートとして作用する
ガラスビーズを深さ２インチまで、また110mlの
触媒を深さ12インチ（30.5cm）まで詰める。蒸発
器からの蒸気を触媒床の頂部に供給し、生成蒸気
は反応器管の底部から内径3/8インチ（0.95cm）
のステンレス鋼出口管を通して外へ出る。生成蒸
気を水冷凝縮兼受取器に導びき、ここで生成蒸気
を液化し回収する。非凝縮物を排ガスメータに供
給し、ここで排ガスの量を測定する。 オルトアルキル化過程 触媒をオルトアルキル化過程において次の通り
に評価した。 反応器を110mlの触媒で充填し、密に栓し、370
℃の溶融塩浴に入れ、窒素ガスを触媒床に
2SCFH（標準立方フイート／時）の流量で流し
た。15分後フエノール化合物の供給を開始した。
この供給原料は４：１のメタノールとフエノール
化合物とよりなり、フエノール化合物は60：40の
フエノールとオルトクレゾールで、20％の水を含
有した。供給流量は215ml／時で、これは液毎時
空間速度（LHSV）1.95に相当した。この流量を
この実験の期間中維持した。圧力は大気圧であつ
た。 この触媒を用いて、温度プログラムに沿つて温
度制御して供給原料の最終生成物への転化率を所
望の値に維持した。370℃で供給を開始した後、
温度を1.5〜2.5時間で445℃に上げた。506時間の
実験期間にわたる大体の時間−温度変化は下記の
通り。 時 間（時） 温 度（℃） ０ 370 0.5〜８ 445 ８〜26 450 26〜78 455 78〜506 458 この反応過程の間に得られるフエノール化合物
分布を第１表に示す。排ガスをSCFHで、他の物
質を重量％で表示してある。

【表】 比較例 Ａ 本例は、苛性アルカリ媒体を用いた従来の触媒
前駆物質の製造および使用を具体的に示す。 温度計および撹拌装置付きの容器内で、519ｇ
の炭酸マグネシウム（Merck Chemicals社製、
工業用Lot AMQ）を2000mlの蒸留水と共にかき
まぜてスラリーを形成した。次に40.0ｇの50重量
％硝酸マンガン水溶液（Fisher Chemical社製、
Lot781811）を蒸溜水で容量500mlに希釈し、こ
の希釈溶液を室温で245秒間にわたつて、スラリ
ーをかきまぜながらスラリーに滴加した。次に
10.8ｇの50重量％水酸化ナトリウム水溶液
（Mallinkcrodt社製、Lot CTA＃7705）を蒸溜
水で容量500mlに希釈し、この希釈苛性ソーダ溶
液を室温でスラリーに245秒間にわたつて、スラ
リーをかきまぜながら加えた。スラリーの撹拌を
室温で１時間続けた。スラリー固形分を中位のガ
ラスフイルタで減圧過により母液から分離し
た。次に得られたフイルタケーキを洗わないでそ
のまゝパンに入れ、真空オーブン内で103℃で１
夜乾燥した。次に乾燥ケーキを＃25メツシユふる
い（米国標準ふるい）通過サイズに粉砕し、得ら
れた粉末をボールミルで、ポリ（２，６−ジメチ
ル−１，４−フエニレンエーテル）樹脂
（General Electric社製）と触媒前駆物質対樹脂
比90：10で配合した。次にこのふわふわの粉末材
料をまず最初プレスで圧縮成形したタブレツトを
形成し、タブレツトをまた粉砕し＃25メツシユふ
るいに通してより緻密な粉末を形成した。次にこ
の緻密な粉末を圧縮成形して直径3/16インチ
（0.48cm）、長さ1/8インチ（0.32cm）の円柱形タ
ブレツトとした。 上記反応器を用いてこの触媒を評価した。110
mlの触媒を充填した。反応器を密に栓し、370℃
の溶融塩浴に入れた。窒素ガスを触媒床に２
SCFHの流量で流した。窒素を15分間流した後、
フエノール化合物流の供給を開始した。供給材料
は実施例１と同じ組成のものであつた。供給流量
は228ml／時で、LHSV 2.07に相当し、これを実
験の期間中維持した。285時間の実験期間にわた
る大体の時間−温度変化は下記の通り。 時 間（時） 温 度（℃） ０ 370 0.5〜20 445 20〜25 450 25〜261 455 261〜285 460 この実験で得られたフエノール化合物分布を第
２表に示す。排ガスをSCFHで、他の物質を重量
％で表示してある。

【表】 比較例 Ｂ 本例は、苛性アルカリ媒体を用い、洗浄工程を
実施して有害なカチオンを除去する、触媒前駆物
質の製造例をその使用とともに具体的に示す。 比較例Ａの手順に従つて、減圧過を用いてス
ラリー固形分を母液から分離することにより湿潤
フイルタケーキを形成した。次に洗浄工程とし
て、1500mlの蒸溜水をフイルタケーキに注ぎ、ケ
ーキを激しく混合してスラリーを形成し、しかる
後スラリーを減圧過した。水洗工程を４回繰返
し、合計５回の水洗を行つた。次に湿潤ケーキを
比較例Ａの手順に従つて処理して、直径3/16イン
チ（0.48cm）、長さ1/8インチ（0.32cm）のタブレ
ツトを成形した。量は前述したのと同じ単位で示
す。

【表】 比較例 Ｃ 触媒を次のようにして製造した。453.2ｇの
MgCO₃（Fisher Chemical 社製、実験品位）を
2000mlの蒸溜水と共にかきまぜた。40.0ｇのMn
（NO₃）₂を分液ロートから４分間にわたつてスラ
リーに加えた。次に10.8ｇの58％NaOHを蒸溜水
で500mlに希釈し、これを４分間にわたつて加え
た。スラリーを室温で１時間かきまぜ、次に3000
mlの中位のガラス板付きロートに注ぎ、減圧
過した。過後、1500mlの蒸溜水を湿つたフイル
タケーキに注いだ。ケーキを水で均質化すること
により再懸濁し、次いで再び減圧過した。再ス
ラリー化と過をあと４回繰返した。最後の再ス
ラリー化を水の代りに250mlのアセトンを用いて
行つた。フイルタケーキを真空下120℃で１夜乾
燥し、乳鉢と乳棒で微細な粉末に磨りつぶした。
粉末をボールミルでPPOと15分間配合して90：
10の触媒／PPOブレンドをつくり、これを成形
して1/16インチ×3/16インチ（0.16×0.48cm）の
タブレツトとした。 比較例ＡおよびＢで記載したのと同様に、触媒
をアルキル化過程に使用した。大体の時間−温度
変化を下記に示す。実験の合計期間は506時間で
あつた。結果を第４表に示す。量は前述したのと
同じ単位で示す。 時 間（時） 温 度（℃） ０ 370 0.5〜８ 445 ８〜26 450 26〜78 455 78〜506 458

【表】 上記実施例および比較例を第５表にまとめて示
す。第５表は種々の手順を比較するのに好都合で
ある。本発明の触媒は、５回の洗浄工程を必要と
した比較例Ｃと較べて、オルトアルキル化過程で
ほヾ同等の結果を生じる。実施例の触媒は比較
例ＡおよびＢより著しく改良された性能を示し
た。

【表】 ＊ 比較例
第１図に幾つかのオルトアルキル化過程の結果
を比較して示す。２，６−キシレノールの収率
（％）を約300時間までの期間にわたつて測定した
結果である。 グラフにおいて、曲線Ｉで示される触媒は実施
例Ｉに従つて製造した触媒である。曲線Ａおよび
Ｂはそれぞれ比較例ＡおよびＢの触媒を示す。曲
線Ｄで示される接触法では、Van Sorgeの米国
特許第3972836号の実施例３に従つて製造した触
媒を用いて、25psiで操作した。 本発明の触媒方法の効果が曲線Ｉから明らかで
ある。曲線Ｉにより示されるオルトアルキル化工
程に用いた触媒は、２，６−キシレノールの選択
率が曲線Ａ，ＢおよびＤで示される従来法の場合
よりはるかに高かつた。実際、アルキル化実験の
大部分にわたつて、触媒Ｉは70重量％を越える
２，６キシレノール収率を示した。触媒間の活性
の差がはつきりとわかる。 さらに、触媒ＩとＤとの間には、触媒Ｉでのオ
ルトアルキル化を大気圧で行い、触媒Ｄを25psi
（通常なら触媒の効力を増すと予想される）で使
用したという事実にもかゝわらず、活性の差が生
じている。 そのほかに、触媒Ｂは触媒から有害なカチオン
を除去するのに数回の洗浄工程を必要とした。増
媒Ｉにはそのような洗浄が不要であつた。比較触
媒Ａも洗わなかつたが、その性能は触媒Ｉより格
段に劣つた。 従つて、本発明の触媒前駆物質組成物がフエノ
ール化合物のオルトアルキル化を触媒する効率よ
い改良された手段をもたらすことが明らかであ
る。 上述した特許は本発明の先行技術とみなされる
ものである。本発明の他の変更や改変が上記教示
を参照すれば可能である。反応条件、例えば時
間、温度、供給材料比、流量なども特定の必要条
件に応じて変えることができる。従つて上記の特
定実施例に種々の変更が可能であり、それらも本
発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の触媒および方法を用いたオル
トアルキル化過程における２，６−キシレノール
の収率（重量％）を約300時間の期間にわたつて
プロツトし、従来の触媒および方法と比較して示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 気相でアルキルアルコールとフエノール化合
   物とをアルキル化触媒の存在下で反応させること
   によりオルトアルキル化フエノール類を形成し、
   上記触媒はマンガン塩の水溶液と水酸化アンモニ
   ウムの水溶液とを炭酸マグネシウム、塩基性炭酸
   マグネシウムまたは水酸化マグネシウムから選ば
   れたマグネシウム含有物質の存在下で一緒にする
   ことにより沈澱として形成されるマグネシウム含
   有物質および水酸化マンガンの混合物のカ焼残留
   物により構成されることを特徴とする、オルトア
   ルキル化フエノール類の製造方法。 ２ 上記アルキルアルコールが炭素原子数約16以
   下の直鎖または枝分れ飽和アルコールである特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 上記フエノール化合物が次式： （式中のＲはそれぞれ独立に水素、アルキル、フ
   エニルおよびアルキル置換フエニルよりなる群か
   ら選ばれる一価置換基である）で表わされる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 上記混合物のマンガン対マグネシウムのモル
   比が約0.02：１から約0.25：１の範囲内にある特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 上記気相混合物がアルキルアルコールとして
   メタノールを含有し、上記フエノール化合物がフ
   エノールとオルトクレゾールの混合物であり、メ
   タノールが気相混合物中にフエノール化合物１モ
   ル当り約２〜約６モルのメタノールの範囲の量に
   て存在し、フエノールがフエノール化合物全体の
   約50モル％以上をなす特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ６ アルキルアルコールをフエノール化合物と反
   応させる工程を約300℃〜約500℃の範囲の温度で
   行う特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ アルキルアルコールをフエノール化合物と反
   応させる工程を約１気圧の圧力で行う特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ８ アルキルアルコールをフエノール化合物と反
   応させる工程を１気圧以上の圧力で行う特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ９ メタノール、フエノールおよびオルトクレゾ
   ールよりなる供給混合物から２，６−キシレノー
   ルを製造するにあたり、上記供給混合物を気相で
   アルキル化触媒と接触状態で通過させ、上記アル
   キル化触媒が水酸化マンガンと塩基性炭酸マグネ
   シウムの混合物のカ焼残留物であり、この残留物
   中のマンガン対マグネシウムのモル比が約0.02：
   １から約0.25：１までの範囲にあることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 上記供給混合物が約60〜約90モル％のメタ
   ノール、約８〜約20モル％のフエノールおよび約
   ５〜約15モル％のオルトクレゾールよりなる特許
   請求の範囲第９項記載の方法。 １１ 上記アルキル化触媒の温度が約300℃〜約
   500℃の範囲にある特許請求の範囲第９項記載の
   方法。 １２ 上記カ焼残留物を、供給混合物を通しなが
   ら、水酸化マンガンと塩基性炭酸マグネシウムの
   実質的にナトリウムを含まない混合物をカ焼する
   ことによつて形成する特許請求の範囲第９項記載
   の方法。 １３ カ焼を約300℃〜約500℃の範囲内の温度で
   行う特許請求の範囲第９項記載の方法。 １４ 上記マンガン塩が硝酸マンガン、硫酸マン
   ガン、酢酸マンガン、塩化マンガン、臭化マンガ
   ンおよびこれらの混合物から選ばれる特許請求の
   範囲第１項記載の方法。