JPH0640978A - 二価フェノール類の製造方法 - Google Patents

二価フェノール類の製造方法

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JPH0640978A
JPH0640978A JP4195423A JP19542392A JPH0640978A JP H0640978 A JPH0640978 A JP H0640978A JP 4195423 A JP4195423 A JP 4195423A JP 19542392 A JP19542392 A JP 19542392A JP H0640978 A JPH0640978 A JP H0640978A
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JP
Japan
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hydrogen peroxide
phenols
producing
catalyst
reaction
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JP4195423A
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English (en)
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Osamu Kondo
近藤  治
Takaharu Sugai
隆治 菅井
Shu Yoshida
周 吉田
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フェノール類と過酸化水素とを反応させて二
価フェノール類を製造する方法において、従来法に比べ
て格段に高いパラ選択性が得られると共に過酸化水素に
対する収率も高い製造法。 【構成】 フェノール類をジオキサンなどの環状エーテ
ル類及び結晶性ジルコノチタノシリケート触媒の存在下
に極性溶媒中で過酸化水素と反応せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は種々の工業薬品や医薬、
農薬、香料等の原料として有用なハイドロキノン、カテ
コール等の二価フェノール類の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、フェノール類を過酸化水素で
酸化してハイドロキノン、カテコール等の二価フェノー
ル類を製造する方法が多くの触媒系について検討されて
いる。例えば、4−メチル−2−ペンタノン、メチルフ
ェニルケトン等のケトン類及び硫酸アルミニウム等の硫
酸塩存在下でフェノールを酸化する方法(特開昭50−
130727)、過塩素酸等の強鉱酸存在下で酸化する
方法(特公昭56−47891)、鉄またはコバルトの
塩存在下で酸化するFenton法として知られる方法
(米国特許3914323)、チタン原子を含有する合
成ゼオライトを触媒として酸化する方法(英国特許21
16974、ヨーロッパ特許314582)、あるいは
層状の酸性粘土を触媒として用いる方法(ヨーロッパ特
許299893)、等を公知の方法として挙げることが
できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法は、いずれ
も過酸化水素に対する二価フェノール類の収率が高く優
れたものであるが、例えばフェノールを過酸化水素で酸
化するとハイドロキノンとカテコールとを併産するとい
う最大の問題点を有する。即ち、上述のケトンペルオキ
シド触媒系、鉱酸触媒系、Fenton反応のいずれの
方法に於いても生成する二価フェノール類のパラ、オル
トの異性体比(P/O)は0.4〜0.7であり、需要
の少ないオルト体がパラ体に対して多量に生成するた
め、生産量や製造コストがオルト体例えばカテコール市
場に大きく影響を受けてしまうという欠点を持つ。ヨー
ロッパ特許314582に於て、ZSM−5型ゼオライ
トと同じ結晶構造をもつチタノシリケート触媒の使用に
よってパラ選択性の改善がなされることが開示されてい
るが、その場合においてもP/O比はほぼ1である。層
状粘土を用いた場合(ヨーロッパ特許第299893
号)、P/O比が1.86にまで向上するという実施例
が記述されているが、過酸化水素の転化率が低く実用的
ではない。また、TiあるいはV等の遷移金属カチオン
を含有する強酸型イオン交換樹脂を触媒として使用する
とP/O比が12.5に向上するという報告があるが
(ヨーロッパ特許第132783号)、過酸化水素に対
する二価フェノール類の収率は低く満足できるものでは
なかった。最近、H−ZSM−5型ゼオライトの形状選
択性を利用して、高収率でパラ体を得る方法が開示され
ている(米国特許第4578521号)。本発明者らは
上記米国特許に記載方法でフェノールのヒドロキシル化
を試みたが、満足する収率、選択率を得ることはでき
ず、再現性に乏しいものであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
に鑑み、2つのヒドロキシル基が互いにパラ位の関係に
ある二価フェノール類を高い収率且つ選択率で製造すべ
く鋭意研究を重ねた結果、結晶性ジルコノチタノシリケ
ートを触媒として使用したフェノール類の過酸化水素に
よるヒドロキシル化反応に於いて、反応系に環状エーテ
ル類を共存させることにより容易に目的を達成できるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0005】以下に本発明について更に詳しく説明す
る。本発明では、触媒としてその組成が一般式、xZr
2 ・yTiO2 ・SiO2(ここに、0.0001<
x<0.05、0.0001<y<0.5、より好まし
くは0.001<x<0.02、0.001<y<0.
1)で示される結晶性ジルコノチタノシリケートが用い
られる。この結晶は、一般にメタロシリケートの調製法
として知られる公知の方法、例えば特公昭46−332
17、特公平1−16767、ヨーロッパ特許第775
23号などに準じて、珪素源、チタン源、ジルコニウム
源、含窒素化合物及び水から成る反応混合物を調製し、
水熱合成によって製造することができる。
【0006】珪素源としてはテトラアルキルオルトシリ
ケート、コロイド状シリカ等を用いることができる。テ
トラアルキルオルトシリケートとしてはテトラエチルオ
ルトシリケートが好適に用いられる。チタン源としては
テトラアルキルオルトチタネート、あるいはTiOCl
2 等の加水分解性のハロゲン化チタン化合物等を用いる
ことができる。テトラアルキルオルトチタネートとして
はテトラエチルオルトチタネート、テトラブチルオルト
チタネートが好適に用いられる。ジルコニウム源として
はジルコニウムアルコキシド、塩化ジルコニル(ZrO
Cl2 ・H2 O)等を用いることができる。ジルコニウ
ムアルコキシドとしてはテトラエチルオルトジルコネー
ト、テトライソプロピルオルトジルコネートなどがいず
れも好適に用いられる。また含窒素化合物としては、テ
トラアルキルアンモニウムイオン、好ましくはテトラプ
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を用いることができる。また含窒素
化合物として、コリン、トリエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、ピペリジン等のゼオライト触媒の調製に
一般的に使われるアミン類を用いることによって種々の
結晶形を有するチタン含有ゼオライトを合成することも
できる。本発明では、ZSM−5あるいはZSM−11
と類似の結晶構造を持ち、一般にペンタシル型と総称さ
れる結晶性のチタン含有ゼオライトが特に好適に使用さ
れる。
【0007】本発明で使用されるジルコノチタノシリケ
ートを調製する際の原料の仕込モル比はSi/Ti=5
〜50、Si/Zr=50〜1000、H2 O /Si
=10〜100、含窒素化合物/Si=0.05〜1で
ある。上記原料を混合することによって得られた反応混
合物を、オートクレーブ中で100〜220℃において
1〜1000時間水熱合成し、生成した固体をイオン交
換水で洗浄、乾燥した後、空気中、400〜600℃で
1〜10時間焼成することによって結晶性ジルコノチタ
ノシリケート触媒を得ることができる。含窒素化合物と
してテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドを用いた
場合にはシリカライト−1型構造を持つチタン含有ゼオ
ライトが、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドを用
いた場合ではシリカライト−2構造を持つチタン含有ゼ
オライトが得られる。
【0008】ジルコノチタノシリケート触媒の使用量は
フェノール類1gに対して0.001〜1.0g、好ま
しくは0.02〜0.5gの範囲である。これより少な
い場合には反応速度が小さくなり、また多い場合には悪
影響を及ぼさないが経済的ではないため、上記範囲が実
用的である。
【0009】本発明に於いて用いられるフェノール類と
してはフェノール、アニソール、クレゾール、キシレノ
ールなどが使用し得るが、特にフェノールが好適に使用
される。
【0010】本発明に於いて用いられる過酸化水素の濃
度は特に制限されないが、工業的に容易に入手できる3
0〜60重量%の水溶液が好適に用いられる。過酸化水
素の使用量はフェノール類1モルに対して0.5モル以
下で用いられることが好ましく、副反応の寄与を抑える
ためには0.3モル以下であることがより好ましい。過
酸化水素はフェノール類、チタン含有ゼオライト、環状
エーテル類及び場合によっては溶媒から成る反応系に、
その全量を一度に添加することもできるが、反応による
生成熱や副反応を抑制するため、間欠的または連続的に
添加することが望ましい。
【0011】前述の様に本発明の二価フェノール類の製
造法の特徴は、フェノール類を結晶性ジルコノチタノシ
リケートを触媒としてヒドロキシル化する際に、環状エ
ーテル類を共存させることにある。本発明に於いて用い
られる環状エーテル類としては1,3−ジオキソラン、
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジ
オキサン、1,4−ジオキサン、1,3,5−トリオキ
サン等を挙げることができる。特にその中でも、1,4
−ジオキサンが好ましい。
【0012】この環状エーテル類の使用量は、フェノー
ル類1モルに対して0.04〜1.2モル、好ましくは
0.1〜0.8モルの範囲である。この範囲より少ない
場合には十分な添加効果が得られずP/O比が小さくな
り、また多い場合には二価フェノール類の収率が低下す
るために好ましくない。
【0013】反応温度としては50〜150℃、好まし
くは60〜120℃の範囲である。これより低い温度の
場合には反応速度が遅くなり、またこれより高い場合に
は過酸化水素の分解あるいは高沸点物質の副生の寄与が
大きくなり、二価フェノール類の収率が低くなるため好
ましくない。
【0014】上記反応は無溶媒で行うこともできるが、
二価フェノール類の収率を高くするために溶媒を用いる
ことが好ましい。溶媒としては、例えばメタノール、エ
タノール、アセトニトリル、アセトン、水等の極性溶媒
が使用できる。その中でも特に水が好ましい。溶媒の添
加量は限定的ではないが、過剰に用いると反応物の濃度
が下がり、反応速度が低下するので、一般にフェノール
類に対して1重量倍以内とするのが好ましい。また、P
/O比はフェノール類と環状エーテル類との比率を変え
ることによってある範囲内で調節することが可能であ
り、例えばハイドロキノンとカテコールの需要の比に応
じて任意に選択することができる。なお、本発明方法は
回分方式によっても、また連続方式によっても好適に実
施できる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、フェノール類を環状エーテル
存在下、結晶性ジルコノチタノシリケート触媒を用いて
過酸化水素と反応させることを特徴とする二価フェノー
ル類の製造方法であり、従来法に比べ格段に高いパラ選
択性が得られると同時に過酸化水素に対する収率も高
く、工業的に重要な意義を持つものである。
【0016】
【実施例】次に本発明の方法を実施例により更に具体的
に説明するが、以下の実施例は本発明の方法を限定する
ものではない。以下の実施例及び比較例に於ける過酸化
水素の転化率及び二価フェノール類の収率は次の如く定
義される。 過酸化水素の転化率(%)=〔(供給した過酸化水素の
モル数−未反応の過酸化水素のモル数)÷(供給した過
酸化水素のモル数)〕×100 二価フェノール類の収率(%)=〔(生成した二価フェ
ノール類のモル数)÷(転化した過酸化水素のモル
数)〕×100
【0017】(触媒調製)内容積500mlの四つ口フ
ラスコに、窒素気流下、テトラエチルオルトシリケート
75.8g及びテトラエチルオルトチタネート6.1g
をいれ、氷浴中攪拌しながら均一に溶解させた。20%
水酸化テトラプロピルアンモニウム水溶液133.4g
を滴下ロートにより注意深く滴下後、徐々に室温に昇温
しながら1時間攪拌した。この均一溶液に塩化ジルコニ
ル(ZrOCl2 ・8H2 O)1.2gの水溶液5ml
を添加した後 油浴で80℃に加熱し、加水分解によっ
て生成するエタノールを除去しながら8時間攪拌した。
この反応溶液にイオン交換水150gを添加した後、内
容積500mlのチタン製オートクレーブに充填し、1
70℃、自圧化で10日間水熱合成を行った。水熱合成
後は生成した白色結晶を母液から遠心分離し、イオン交
換水で十分水洗後、90℃で6時間乾燥した。十分乾燥
後空気中で550℃にて6時間処理することによって結
晶性のジルコノチタノシリケートを得た(以下、この触
媒をZTS−1と略称する)。蛍光X線による分析から
結晶中のSi/Ti比は61、Si/Zr比は660で
あった。また、この結晶のX線回折はZSM−5と類似
の回折ピークを示し、TiO2 やZrO2 のピークは見
られなかった。
【0018】実施例1 内容積100mlの四つ口フラスコに撹拌機、冷却管、
温度計を備え付け、これにフェノール25.0g、1,
4−ジオキサン4.1g、水15.0g及び上記の方法
により調製したZTS−1触媒0.64gを入れ、油浴
により80℃に加熱した。混合物が80℃に達した後、
定量ポンプにより31重量%過酸化水素水7.3gを
3.5時間かけて滴下した。滴下終了後更に20分間撹
拌を続けた。この反応液を液体クロマトグラフ及びガス
クロマトグラフにより分析し、過酸化水素の転化率及び
ハイドロキノン及びカテコールの収率を求めたところ、
過酸化水素転化率=100%、二価フェノール収率=7
5%、ハイドロキノン/カテコール比=4.9であっ
た。
【0019】実施例2 1, 4−ジオキサン7.39gを添加した他は実施例1
と同様の操作を行ったところ、過酸化水素転化率=10
0%、二価フェノール収率=62%、ハイドロキノン/
カテコール比=5.0であった。
【0020】実施例3 1, 4−ジオキサンの代わりにテトラヒドロフランを用
いた他は実施例1と同様の操作を行ったところ、過酸化
水素転化率=100%、二価フェノール収率=29%、
ハイドロキノン/カテコール比=2.8であった。
【0021】比較例1 実施例1に於ける1,4−ジオキサン4.1gを添加し
ない以外は実施例1と同様の操作を行ったところ、過酸
化水素転化率=100%、二価フェノール収率=75
%、ハイドロキノン/カテコール比=1.1であった。
【0022】実施例4 実施例1と同様の装置にアニソール26g、1,4−ジ
オキサン4.2g、水15.1g及びZTS−1触媒
0.65gを入れ、油浴で80℃に加熱した。混合物が
80℃に達した後、定量ポンプにより31重量%過酸化
水素水7.2gを4.2時間かけて滴下した。滴下終了
後さらに2時間攪拌を続けた。反応終了後、反応液は二
層に分かれたままであったが、水層及び油層中のグアヤ
コール及びパラメトキシフェノール(PMP)をガスク
ロマトグラフで定量したところ、過酸化水素の転化率は
90%、グアヤコールとPMPの過酸化水素に対する収
率は15%、PMP/グアヤコール比は4.6であっ
た。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール類を、結晶性ジルコノチタノ
    シリケート及び環状エーテル類の存在下、過酸化水素と
    反応させることを特徴とする二価フェノール類の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 結晶性ジルコノチタノシリケートが、ペ
    ンタシル型構造を有するゼオライトである請求項1記載
    の二価フェノール類の製造方法。
  3. 【請求項3】 環状エーテル類が、1,4−ジオキサン
    である請求項1記載の二価フェノール類の製造方法。
  4. 【請求項4】 反応を環状エーテル類を含む極性溶媒中
    で行うことを特徴とする請求項1記載の二価フェノール
    類の製造方法。
  5. 【請求項5】 極性溶媒が水、アセトン、メタノール、
    アセトニトリル、エタノールからなる群から選ばれる請
    求項4記載の二価フェノール類の製造方法。
  6. 【請求項6】 極性溶媒が水である請求項4記載の二価
    フェノール類の製造方法。
JP4195423A 1992-07-22 1992-07-22 二価フェノール類の製造方法 Pending JPH0640978A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998047816A1 (en) * 1997-04-21 1998-10-29 Exxon Chemical Patents, Inc. Molecular sieve
CN103896741A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 中国石油化学工业开发股份有限公司 苯二酚的制备方法

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WO1998047816A1 (en) * 1997-04-21 1998-10-29 Exxon Chemical Patents, Inc. Molecular sieve
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