【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
この発明は、４−ヒドロキシベンズアルデヒド
の製法に関する。
〔従来の技術〕
４−ヒドロキシベンズアルデヒドを合成する方
法として、フエノールにアルカリ水溶液中でクロ
ロホルムを反応させるライマーチーマン反応を利
用する古典的な方法がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記のような方法では、４−ヒ
ドロキシベンズアルデヒドの生成収率が極端に悪
く、多量のサリチルアルデヒドが副生する。通
常、この方法による４−ヒドロキシベンズアルデ
ヒドとサリチルアルデヒドの生成比は１：３程度
である（Chemical Review 1960年 60巻 169
頁参照）。
上記の反応過程において、不活性有機溶媒を用
い、有機相−アルカリ水溶液相の２相系に相間移
動触媒を添加して４−ヒドロキシベンズアルデヒ
ドを得るようにする方法（特開昭58−41834号公
報）が提案されている。しかし、この方法におい
ては、４−ヒドロキシベンズアルデヒドの収率が
比較的のは、ラウリルベタインを相間移動触媒と
して用いた場合のみで、しかも、10重量％程度の
低濃度のアルカリ水溶液中でのみ効果を有するも
のである。このため、比較的高い温度（75℃）で
反応させる必要があり、しかも、反応時間も５時
間程度の比較的長いものである等の問題点を有し
ている。しかも、四級アンモニウム塩等を相間移
動触媒として用いた場合、高濃度なアルカリ水溶
液中では相間移動触媒自体が分解してしまい、生
成物の汚染を引き起こす恐れがある。
また、触媒としてシクロデキストリンを作用さ
せて４−ヒドロキシベンズアルデヒドを高選択的
に得るようにする方法（特開昭58−55442号公報）
も提案されている。しかしながら、この方法は、
高価なシクロデキストリンを多量に用いる必要が
あるとともに、低い濃度のアルカリ水溶液を用い
て反応液中のクロロホルムの濃度制御をする必要
があり、10時間程度の長い反応時間を必要とする
など問題があつた。
この発明はこのような問題を解決することを目
的としている。
〔問題を解決するための手段〕
この発明は、このような目的を達成するため
に、フエノールにアルカリ水溶液中でクロロホル
ムを反応させて４−ヒドロキシベンズアルデヒド
を得るにあたり、前記反応中に触媒として一般式
HO（―CH2−CH2−Ｏ）o――Ｒ〔式中、Ｒは炭素数１
〜４のアルキル基、ｎは３〜50〕で示されるポリ
エチレングリコール類を用いる工程を含むことを
特徴とする４−ヒドロキシベンズアルデヒドの製
法を要旨としている。
〔作用〕
上記構成によつて、反応中間体として下式(a)よ
り(b)の方が多く発生する。
４−ヒドロキシベンズアルデヒドは、上記式(b)
の中間体を経て形成されるようになつている。し
たがつて、４−ヒドロキシベンズアルデヒドを高
収率で得ることができる。しかも、使用する触媒
が安価であり、高温のアルカリ中で安定してい
る。
〔実施例〕
以下に、この発明にかかる４−ヒドロキシベン
ズアルデヒドの製法を詳しく説明する。
この発明に用いられるポリエチレングリコール
（以下、「PEG」と記す）類とは、上記のように、
一般式HO（―CH2−CH2−Ｏ）o――Ｒ〔式中、Ｒは炭
素数１〜４のアルキル基、ｎは３〜50〕で示され
るものを言い、市販のものが使用できる。ｎ数
は、大きい程４−ヒドロキシベンズアルデヒドの
選択生成性を向上させることができるが、反応後
の分離精製および取り扱い性を考えると、５〜22
程度のものが好ましい。その使用量は、フエノー
ルに対して1/10モル以上であれば作用するが、等
モル以上とすることが好ましい。たとえば、
PEGジエチルエーテルなどの両端末基がアルコ
キシ基であるPEG類を用いた場合、４−ヒドロ
キシベンズアルデヒドの収率が著しく低下する。
その原因は、端末のOH基が反応に大きく関与す
るである。したがつて、この発明に用いられる
PEG類としては、少なくとも一方の端末基がOH
基でなければならない。なお、ＲがＨとした場
合、すなわち、両端末基がOH基となるようにし
た場合、反応条件によつては、反応の進行に伴つ
てゴム状のポリマーが生成して４−ヒドロキシベ
ンズアルデヒドの生成率が低下したり、作業性が
悪くなる恐れがある。
アルカリ水溶液を形成するアルカリとしては、
アルカリ金属の水酸化物、とくに、水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウム等の安価なものが挙げられ
る。水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等を用い
た場合、水溶液中のアルカリ濃度は、PEG類−
アルコール水溶液の２相を形成するために、20重
量％以上、とくに、40〜60重量％程度が好まし
い。
反応に用いられるクロロホルムの量は、フエノ
ールに対して等モルから10モル、とくに、３〜５
モル程度が好ましい。
反応温度は、室温から80℃、とくに、40〜60℃
程度が好ましい。反応時間は、１〜２時間程度で
ある。
上記の反応によつて、４−ヒドロキシベンズア
ルデヒドが高選択的に生成するが、反応生成物中
には、サリチルアルデヒドも少し含まれる。した
がつて、反応生成物中から４−ヒドロキシベンズ
アルデヒドを精製する必要がある。その精製法
は、とくに限定されないが、発明者らが見出した
ところによれば、つぎのような方法を用いること
が好ましい。すなわち、まず、反応によつて得ら
れた反応生成物をｎ−ヘキサンを用いて抽出しサ
リチルアルデヒドを除去したのち、水相をエチル
エーテルや酢酸エチル等で抽出するようにする。
上記精製法によれば、第１段階のｎ−ヘキサンに
よる抽出で90％以上のサリチルアルデヒドが除去
でき、第２段階のエチルエーテルや酢酸エチル等
による抽出で、98％以上の４−ヒドロキシベンズ
アルデヒドを分離することができる。
なお、上記の反応によつて、４−ヒドロキシベ
ンズアルデヒドが高選択的に生成する理由として
は、ジクロロカルベンが、まず、PEGのOH基と
反応し、下式のような中間体
が生成される。この中間体は、非常にかさ高い
ため、フエノキシドイオンのオルト位よりもパラ
位の方を攻撃し易くなるからではないかと推察さ
れる。
つぎに、実施例を具体的に説明する。
実施例 １
50重量％水酸化カリウム水溶液20ｇ、フエノー
ル10ミリモル、ポリエチレングリコール（平均分
子量600）10ｇを冷却器および撹拌器付きの100の
三つ口フラスコにいれ、50℃に保ちつつ撹拌し
た。そののち、30ミリモルのクロロホルムを滴下
ロートを用い、15〜20分程度かけて滴下し、滴下
開始後２時間反応させた。反応終了後、反応生成
物を10％塩酸を用いて加水分解したのち、ｎ−ヘ
キサンで抽出を３回行つた。抽出後、水相をエチ
ルエーテルで抽出を３回行い、さらに、水洗を２
回行つた。得られたエチルエーテル相をガスクロ
マトグラフ（テナツクスGCカラム２ｍ）で定量
を行つた。定量の結果、４−ヒドロキシベンズア
ルデヒドが250mg、サリチルアルデヒドが８mg得
られ、368mgのフエノールが回収された。使用し
たフエノールに対する４−ヒドロキシベンズアル
デヒドの収率は21％、選択率は97％であつた。
（ｎ−ヘキサン抽出物からは、サリチルアルデヒ
ドが６％の収率で得られ、これらを考慮した４−
ヒドロキシベンズアルデヒドの選択率は75％であ
つた。）
実施例 ２
平均分子量が400のPEGを用いた以外は、実施
例１と同様にして反応を行わせ、抽出を行つた。
定量の結果、４−ヒドロキシベンズアルデヒドが
256mg、サリチルアルデヒドが12mg得られ、421mg
のフエノールが回収された。使用したフエノール
に対する４−ヒドロキシベンズアルデヒドの収率
は21％、選択率は96％であつた。（ｎ−ヘキサン
抽出物からは、サリチルアルデヒドが８％の収率
で得られ、これらを考慮した４−ヒドロキシベン
ズアルデヒドの選択率は71％であつた。）
実施例 ３
平均分子量が350のPEGモノメチルエーテルを
用いた以外は、実施例１と同様にして反応を行わ
せ、抽出を行つた。定量の結果、４−ヒドロキシ
ベンズアルデヒドが284mg、サリチルアルデヒド
が８mg得られ、307mgのフエノールが回収された。
使用したフエノールに対する４−ヒドロキシベン
ズアルデヒドの収率は23％、選択率は97％であつ
た。（ｎ−ヘキサン抽出物からは、サリチルアル
デヒドが６％の収率で得られ、これらを考慮した
４−ヒドロキシベンズアルデヒドの選択率は78％
であつた。）
実施例 ４
アルカリ水溶液として40重量％の水酸化ナトリ
ウム20ｇを用いた以外は、実施例１と同様にして
反応を行わせ抽出を行つた。定量の結果、４−ヒ
ドロキシベンズアルデヒドが256mg、サリチルア
ルデヒドが８mg得られ、380mgのフエノールが回
収された。使用したフエノールに対する４−ヒド
ロキシベンズアルデヒドの収率は21％、選択率は
97％であつた。（ｎ−ヘキサン抽出物からは、サ
リチルアルデヒドが６％の収率で得られ、これら
を考慮した４−ヒドロキシベンズアルデヒドの選
択率は76％であつた。）
比較例 １
50重量％水酸化カリウム水溶液20ｇ、フエノー
ル10ミリモルを冷却器および撹拌器付きの100の
三つ口フラスコにいれ、50℃に保ちつつ撹拌し
た。そののち、30ミリモルのクロロホルムを滴下
ロートを用い、15〜20分程度かけて滴下し、滴下
開始後２時間反応させた。反応終了後、反応生成
物を10％塩酸を用いて加水分解したのち、酢酸エ
チルで抽出を３回行行い、さらに、水洗を２回行
つた。得られたエチルエーテル相をガスクロマト
グラフ（テナツクスGCカラム２ｍ）で定量を行
つた。定量の結果、４−ヒドロキシベンズアルデ
ヒドが160mg、サリチルアルデヒドが169mg得ら
れ、479mgのフエノールが回収された。使用した
フエノールに対する４−ヒドロキシベンズアルデ
ヒドの収率は13％、選択率は48％であつた。
比較例 ２
アルカリ水溶液として水酸化ナトリウム水溶液
を用いた以外は、比較例１と同様にして反応を行
わせ抽出を行つた。定量の結果、４−ヒドロキシ
ベンズアルデヒドが86mg、サリチルアルデヒドが
271mg得られ、366mgのフエノールが回収された。
使用したフエノールに対する４−ヒドロキシベン
ズアルデヒドの収率は７％、選択率は24％であつ
た。
〔発明の効果〕
この発明にかかる４−ヒドロキシベンズアルデ
ヒドの製法は、フエノールにアルカリ水溶液中で
クロロホルムを反応させて４−ヒドロキシベンズ
アルデヒドを得るにあたり、前記反応中に触媒と
して一般式HO（―CH2−CH2−Ｏ）o――Ｒ〔式中、Ｒ
は炭素数１〜４のアルキル基、ｎは３〜50〕で示
されるポリエチレングリコール類を用いる工程を
含んでいるので、４−ヒドロキシベンズアルデヒ
ドが高選択的に高収率で得られる。しかも、触媒
として用いられるPEG類が安価であるので、製
造コストも低減できる。
[Industrial Field of Application] This invention relates to a method for producing 4-hydroxybenzaldehyde. [Prior Art] As a method for synthesizing 4-hydroxybenzaldehyde, there is a classical method that utilizes the Reimer-Tiemann reaction in which phenol is reacted with chloroform in an alkaline aqueous solution. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the above method, the production yield of 4-hydroxybenzaldehyde is extremely poor, and a large amount of salicylaldehyde is produced as a by-product. Normally, the production ratio of 4-hydroxybenzaldehyde and salicylaldehyde by this method is about 1:3 (Chemical Review 1960, Vol. 60, 169)
(see page). In the above reaction process, a method of obtaining 4-hydroxybenzaldehyde by using an inert organic solvent and adding a phase transfer catalyst to the two-phase system of organic phase and aqueous alkaline solution phase (Japanese Patent Laid-Open No. 58-41834) ) has been proposed. However, in this method, the yield of 4-hydroxybenzaldehyde is relatively high only when lauryl betaine is used as a phase transfer catalyst, and moreover, it is only effective in an alkaline aqueous solution with a low concentration of about 10% by weight. It is something that you have. For this reason, it is necessary to carry out the reaction at a relatively high temperature (75° C.), and the reaction time is also relatively long, about 5 hours. Moreover, when a quaternary ammonium salt or the like is used as a phase transfer catalyst, the phase transfer catalyst itself decomposes in a highly concentrated alkaline aqueous solution, which may cause contamination of the product. Also, a method for highly selectively obtaining 4-hydroxybenzaldehyde by using cyclodextrin as a catalyst (Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-55442)
has also been proposed. However, this method
It is necessary to use a large amount of expensive cyclodextrin, and it is also necessary to control the concentration of chloroform in the reaction solution using a low-concentration alkaline aqueous solution, resulting in problems such as a long reaction time of about 10 hours. Ta. This invention aims to solve such problems. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is directed to reacting phenol with chloroform in an alkaline aqueous solution to obtain 4-hydroxybenzaldehyde, using a compound of the general formula as a catalyst during the reaction.
HO(-CH 2 -CH 2 -O) o --R [In the formula, R is 1 carbon number
The gist of the present invention is a method for producing 4-hydroxybenzaldehyde, which is characterized by including a step of using polyethylene glycols having an alkyl group of 1 to 4, and n being 3 to 50]. [Effect] With the above configuration, more reaction intermediates of the following formula (b) are generated than those of the following formula (a). 4-Hydroxybenzaldehyde has the above formula (b)
It is now formed through an intermediate. Therefore, 4-hydroxybenzaldehyde can be obtained in high yield. Moreover, the catalyst used is inexpensive and stable in high-temperature alkali. [Example] The method for producing 4-hydroxybenzaldehyde according to the present invention will be explained in detail below. As mentioned above, the polyethylene glycols (hereinafter referred to as "PEG") used in this invention are:
Refers to the general formula HO (-CH 2 -CH 2 -O) o --R [wherein, R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is 3 to 50], and commercially available products are used. can. The larger the n number, the more selective production of 4-hydroxybenzaldehyde can be improved.
It is preferable that the degree of The amount used is 1/10 mole or more relative to phenol, but it is preferable to use an equimolar amount or more. for example,
When a PEG such as PEG diethyl ether in which both terminal groups are alkoxy groups is used, the yield of 4-hydroxybenzaldehyde is significantly reduced.
The reason for this is that the terminal OH group is largely involved in the reaction. Therefore, used in this invention
As for PEGs, at least one terminal group is OH
Must be the base. Note that when R is H, that is, when both terminal groups are OH groups, depending on the reaction conditions, a rubbery polymer may be formed as the reaction progresses, resulting in the formation of 4-hydroxybenzaldehyde. There is a possibility that the production rate may decrease or workability may deteriorate. As an alkali that forms an alkaline aqueous solution,
Examples include alkali metal hydroxides, especially inexpensive ones such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. When using sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., the alkali concentration in the aqueous solution is
In order to form two phases of the alcohol aqueous solution, the amount is preferably 20% by weight or more, particularly about 40 to 60% by weight. The amount of chloroform used in the reaction is from equimolar to 10 mol, especially 3 to 5 mol, based on the phenol.
A molar level is preferable. The reaction temperature is room temperature to 80℃, especially 40 to 60℃
degree is preferred. The reaction time is about 1 to 2 hours. Although 4-hydroxybenzaldehyde is produced with high selectivity through the above reaction, a small amount of salicylaldehyde is also included in the reaction product. Therefore, it is necessary to purify 4-hydroxybenzaldehyde from the reaction product. The purification method is not particularly limited, but according to the findings of the inventors, it is preferable to use the following method. That is, first, the reaction product obtained by the reaction is extracted using n-hexane to remove salicylaldehyde, and then the aqueous phase is extracted with ethyl ether, ethyl acetate, or the like.
According to the above purification method, more than 90% of salicylaldehyde can be removed in the first stage of extraction with n-hexane, and more than 98% of 4-hydroxybenzaldehyde can be removed in the second stage of extraction with ethyl ether, ethyl acetate, etc. Can be separated. The reason why 4-hydroxybenzaldehyde is produced with high selectivity in the above reaction is that dichlorocarbene first reacts with the OH group of PEG, forming an intermediate as shown in the following formula. is generated. It is speculated that this is because this intermediate is very bulky and therefore attacks the para position of the phenoxide ion more easily than the ortho position. Next, examples will be specifically described. Example 1 20 g of a 50% by weight aqueous potassium hydroxide solution, 10 mmol of phenol, and 10 g of polyethylene glycol (average molecular weight 600) were placed in a 100 mm three-necked flask equipped with a condenser and a stirrer, and stirred while maintaining the temperature at 50°C. Thereafter, 30 mmol of chloroform was added dropwise using a dropping funnel over a period of about 15 to 20 minutes, and the reaction was allowed to proceed for 2 hours after the start of the dropping. After the reaction was completed, the reaction product was hydrolyzed using 10% hydrochloric acid, and then extracted three times with n-hexane. After extraction, the aqueous phase was extracted with ethyl ether three times, and then washed with water twice.
I went around. The obtained ethyl ether phase was quantitatively determined using a gas chromatograph (Tenax GC column 2m). As a result of quantitative determination, 250 mg of 4-hydroxybenzaldehyde, 8 mg of salicylaldehyde, and 368 mg of phenol were recovered. The yield of 4-hydroxybenzaldehyde based on the phenol used was 21%, and the selectivity was 97%.
(Salicylaldehyde was obtained with a yield of 6% from the n-hexane extract, and considering these, 4-
The selectivity for hydroxybenzaldehyde was 75%. ) Example 2 Reaction and extraction were carried out in the same manner as in Example 1 except that PEG having an average molecular weight of 400 was used.
As a result of quantitative determination, 4-hydroxybenzaldehyde was
256mg, salicylaldehyde 12mg obtained, 421mg
of phenol was recovered. The yield of 4-hydroxybenzaldehyde based on the phenol used was 21%, and the selectivity was 96%. (Salicylaldehyde was obtained in a yield of 8% from the n-hexane extract, and the selectivity of 4-hydroxybenzaldehyde considering these factors was 71%.) Example 3 PEG monomethyl with an average molecular weight of 350 The reaction and extraction were carried out in the same manner as in Example 1 except that ether was used. As a result of quantitative analysis, 284 mg of 4-hydroxybenzaldehyde, 8 mg of salicylaldehyde, and 307 mg of phenol were recovered.
The yield of 4-hydroxybenzaldehyde based on the phenol used was 23%, and the selectivity was 97%. (Salicylaldehyde is obtained with a yield of 6% from the n-hexane extract, and the selectivity of 4-hydroxybenzaldehyde considering these is 78%.
It was hot. ) Example 4 Reaction and extraction were carried out in the same manner as in Example 1 except that 20 g of 40% by weight sodium hydroxide was used as the alkaline aqueous solution. As a result of quantitative analysis, 256 mg of 4-hydroxybenzaldehyde, 8 mg of salicylaldehyde, and 380 mg of phenol were recovered. The yield of 4-hydroxybenzaldehyde based on the phenol used was 21%, and the selectivity was
It was 97%. (Salicylaldehyde was obtained in a yield of 6% from the n-hexane extract, and the selectivity of 4-hydroxybenzaldehyde considering these factors was 76%.) Comparative Example 1 50% by weight potassium hydroxide aqueous solution 20 g and 10 mmol of phenol were placed in a 100 mm three-necked flask equipped with a condenser and a stirrer, and stirred while maintaining the temperature at 50°C. Thereafter, 30 mmol of chloroform was added dropwise using a dropping funnel over a period of about 15 to 20 minutes, and the reaction was allowed to proceed for 2 hours after the start of the dropping. After the reaction was completed, the reaction product was hydrolyzed using 10% hydrochloric acid, extracted three times with ethyl acetate, and washed twice with water. The obtained ethyl ether phase was quantitatively determined using a gas chromatograph (Tenax GC column 2m). As a result of quantitative analysis, 160 mg of 4-hydroxybenzaldehyde, 169 mg of salicylaldehyde, and 479 mg of phenol were recovered. The yield of 4-hydroxybenzaldehyde based on the phenol used was 13%, and the selectivity was 48%. Comparative Example 2 Reaction and extraction were performed in the same manner as in Comparative Example 1, except that a sodium hydroxide aqueous solution was used as the alkali aqueous solution. As a result of quantitative analysis, 4-hydroxybenzaldehyde was 86mg and salicylaldehyde was 86mg.
271 mg was obtained and 366 mg of phenol was recovered.
The yield of 4-hydroxybenzaldehyde based on the phenol used was 7%, and the selectivity was 24%. [Effects of the Invention] The method for producing 4-hydroxybenzaldehyde according to the present invention involves reacting phenol with chloroform in an alkaline aqueous solution to obtain 4-hydroxybenzaldehyde, using the general formula HO (-CH 2 - CH 2 −O) o --R [wherein, R
4-hydroxybenzaldehyde can be obtained with high selectivity and high yield because it includes a step using polyethylene glycols represented by an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and n being 3 to 50]. Moreover, since PEGs used as catalysts are inexpensive, manufacturing costs can also be reduced.
【特許請求の範囲】[Claims]
１ (イ) 第２セリウムイオンを含む酸性水溶液を
用い、超音波照射下にナフタリンを液相酸化す
る工程、
(ロ) (イ)の工程で得られた反応混合物から１，４−
ナフトキノンを含む結晶とセリウムイオンを含
む酸性水溶液とを分離する工程、
(ハ) (ロ)の工程で得られた１，４−ナフトキノンを
１，３−ブタジエンとデイールスアルダー反応
させ、１，４，4a，9a−テトラヒドロアント
ラキノンを含む結晶を晶析、分離する工程、
(ニ) (ロ)の工程で分離したセリウムイオンを含む酸
性水溶液を電解酸化して該酸性水溶液中の第１
セリウムイオンを第２セリウムイオンに酸化
し、(イ)の工程に戻す工程、
からなることを特徴とする１，４，4a，9a−テ
トラヒドロアントラキノンの製造法。
1 (a) A step of liquid-phase oxidation of naphthalene under ultrasonic irradiation using an acidic aqueous solution containing ceric ions; (b) 1,4-
A step of separating crystals containing naphthoquinone from an acidic aqueous solution containing cerium ions; , 4a, 9a - a step of crystallizing and separating crystals containing tetrahydroanthraquinone, (d) electrolytically oxidizing the acidic aqueous solution containing cerium ions separated in step (b) to remove
A method for producing 1,4,4a,9a-tetrahydroanthraquinone, comprising the steps of: oxidizing cerium ions to ceric ions and returning to step (a).