JPH07116086B2 - tert.ブチルフエノ−ル類の製造方法 - Google Patents

tert.ブチルフエノ−ル類の製造方法

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JPH07116086B2
JPH07116086B2 JP62075610A JP7561087A JPH07116086B2 JP H07116086 B2 JPH07116086 B2 JP H07116086B2 JP 62075610 A JP62075610 A JP 62075610A JP 7561087 A JP7561087 A JP 7561087A JP H07116086 B2 JPH07116086 B2 JP H07116086B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フェノール類とイソブテンまたはイソブテン
を含有するガスとから、モノ−tert.ブチルフェノール
類を選択的に収率よく製造する新規な方法に関する。
本発明の方法によって得られるモノ−tert.ブチルフェ
ノール類、特に4−メチル−6−tert.ブチルフェノー
ル、3−メチル−6−tert.ブチルフェノールまたは2
−メチル−4−tert.ブチルフェノール等は酸化防止
剤、安定化剤、紫外線吸収剤としてあるいは農薬又は染
料の中間体、フェノール樹脂の原料等として有用なもの
である。
〔従来の技術〕 分枝状オレフィンによるフェノール類のアルキル化によ
ってアルキルフェノール類、特にモノ−tert.ブチルフ
ェノール類を製造する方法はよく知られており、一般に
第二級アルキルフェノール類などの副生成物の生成を制
御するために、高純度の炭化水素原料を使用することが
推奨されている。
しかし、この方法は、たとえば石油製品の分解操作によ
り生ずる軽質成分のように、イソブテンを含有する混合
物からイソブテンをあらかじめ分離精製する必要があ
り、したがって工業的には不利である。
工業的にかつ経済的に有利なモノ−tert.ブチルフェノ
ール類の製造法としては、イソブテンを含む混合物とフ
ェノール類とを反応させる方法が考えられており、種々
検討がなされてきた。しかしながら混合物、すなわちイ
ソブテンを含む混合ガス中のイソブテンを選択的に反応
させることは非常に困難であり、従来、高選択性触媒の
探索研究が多数なされ、種々の触媒が提案されている。
これら従来から知られているいずれの方法も、選択性を
高めると反応率が低下し、イソブテンの吸収率も低下し
てしまう欠点を有していた。しかも反応率を高めようと
するとイソブテンの利用率は上昇するが、第二級アルキ
ルフェノール類およびイソブテンその他のオレフィンガ
スの重合体の生成が増大し、目的製品の洗浄、精製操作
が極めて複雑になってくる上に、生じた廃液は特別の処
理を必要とする。
また、排ガスは前記した重合体を多量に含むため、その
まま燃料として使用することができず、精製分離操作が
必要であり、この点でも工業的でない。
従来から知られている硫酸やトルエンスルホン酸などの
触媒を使用する場合、スルホン化物や中性のエステル
(ブチル硫酸エステルなど)が生成し、中和洗浄しても
このエステル等は反応生成物中に残存し、蒸留する際に
高温度で加熱すると脱アルキル化触媒として作用し、高
品質、高収率のモノ−アルキルフェノール類が得られな
いことが知られている。
このため、従来では反応生成物を、高温加圧下にアルカ
リ水溶液で中和し、エステル等を分解している〔インダ
ストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリィ
第35巻265〜272頁(1943年)〕。
更にこれらの触媒では、装置腐食性が激しく工業的に実
施する上で、高級な材質の装置を必要とするなど、種々
問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、上記実情に鑑み、原料ガスの有効利用、
ブテン−1,ブテン−2などによる副反応の抑制及びイソ
ブテンなどの重合防止などについて、鋭意研究を重ねた
結果、ヘテロポリ酸を触媒とし、特定の温度で処理する
ことにより、上記した目的が十分に達せられることを見
出し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は安価な混合ブテンガスを原
料として用いながら、第二級アルキルフェノール類の副
生を抑制し、高純度のモノ−tert.ブチルフェノール類
を工業的容易に、かつ高収率で製造する方法を与えるこ
とにある。
本発明の主たる目的は、4−メチル−6−tert.ブチル
フェノール、3−メチル−6−tert.ブチルフェノー
ル、2−メチル−4−tert.ブチルフェノール等を高純
度かつ高収率で短時間にフェノール類とイソブテンまた
はイソブテンを含有するガスとから製造する方法を与え
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、ヘテロポリ酸の存在下、フェノール類とイソ
ブテンまたはイソブテンを含有するガスとを反応温度30
℃乃至100℃未満で反応させてモノ−およびジ−tert.ブ
チルフェノール類を製造し、得られた該ブチルフェノー
ル類を、引き続いて反応温度100℃〜180℃で転位反応さ
せることを特徴とするモノ−tert.ブチルフェノール類
の製造方法である。
すなわち、ヘテロポリ酸の存在下、フェノール類とイソ
ブテンまたはイソブテンを含有するガスとを30乃至100
℃未満において反応させると、イソブテンのみが選択的
に付加したモノ−tert.ブチルフェノール類およびジ−t
ert.ブチルフェノール類よりなるブチルフェノール類が
収率よく得られる。引き続いてこのブチルフェノール類
を100℃〜180℃の温度において転位反応をさせて、ジ−
tert.ブチルフェノールの1個のブチル基を原料フェノ
ール類に転位させて、4−メチル−6−tert.ブチルフ
ェノール,3−メチル−6−tert.ブチルフェノール,2−
メチル−4−tert.ブチルフェノール等に変化させるこ
とにより、上記目的が達成されることを見い出し本発明
を完成した。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
〈原料〉 フェノール類としては、フェノール,o−クレゾール、m
−クレゾール、p−クレゾールなどを例示することがで
きる。
イソブテンを含有するガスは、ナフサのスチームクラッ
キング工程等から得られるC4留分からブタジエンを除去
したC4炭化水素混合物であり、通常イソブテンを30〜60
%程度含有し、その他の成分としてブテン−1,ブテン−
2,n−ブタンなどを含有しており、以下LBBと略記する。
本発明の実施において、反応させるイソブテンのフェノ
ール類に対する使用割合は、通常、モル比で0.5〜3、
好ましくは0.6〜1.5である。
フェノール類とイソブテンまたはイソブテン含有ガスと
の反応に引き続いて行われる転位反応においては、ter
t.ブチル基の転位が未反応の原料フェノール類との間で
有効に行われるように、仕込モル比、原料及び反応生成
物の添加順序など変化させることにより行うことができ
る。例えば、上記転位反応に際しては、昇温前にジ−te
rt.ブチルフェノール類等を添加してもよいしあるいは
昇温前に原料フェノール類を添加してもよい。
〈触媒〉 本発明の方法は、触媒としてヘテロポリ酸を用いること
を必須の要件とするものである。本発明にいうヘテロポ
リ酸とは、無機酸と結合してできるポリ酸のうち、2種
以上の金属によって生成される酸をいい、一般的には1
種の金属(またはヘテロ原子)を中心として、それに酸
素等を介して他の金属(ポリ原子)が配位して形成され
たものの総称である。ここで、ヘテロ原子としては、ホ
ウ素、アルミニウム、ケイ素、リン、チタン、ゲルマニ
ウム、ヒ素、ジルコニウム、スズ、テルルなどを例示す
ることができる。また、ポリ原子としてはモリブテン、
タングステン、バナジウム又はニオブ等を例示すること
ができる。
具体的には、モリブドリン酸、モリブドケイ酸、モリブ
ドヒ酸、モリブドテルル酸、モリブドアルミン酸、タン
グストケイ酸、タングストリン酸、タングストホウ酸、
タングストチタン酸、タングストスズ酸等であり、これ
らのなかでもモリブドリン酸、モリブドケイ酸、タング
ストリン酸、タングストケイ酸等が好ましく用いられ
る。なお、これらのヘテロポリ酸は、通常水和物の形で
用いられる。
触媒の使用量は反応形式その他の条件によっても異なる
が、通常フェノール類に対し0.00001〜0.3重量倍、好ま
しくは0.0001〜0.1重量倍であり、より好ましくは0.000
2〜0.03重量倍である。
〈反応条件〉 本発明おいてイソブテンまたはLBBとフェノール類とを
反応させるには、ヘテロポリ酸とフェノール類を仕込ん
だ反応槽にイソブテンまたはLBBを連続または一括して
仕込むことが可能であるが、連続または間欠的に導入・
排気を組み合わせることによって反応しない成分を反応
系外に放出することが望ましい。
また、フェノール類、ヘテロポリ酸、イソブテンの連続
的導入による反応も可能であることは言うまでもない。
本発明における前段のブチル化反応温度は、通常30〜10
0℃、好ましくは40〜80℃であり、この温度はあまり低
いと反応速度が遅く、逆にあまり高いと副生物の生成が
多くなるので好ましくない。
反応圧力は、常圧〜20kg/cm2、好ましくは常圧〜10kg/c
m2である。このような反応条件で反応を行うときは、反
応は一般に0.5〜10時間で終了する。
触媒のヘテロポリ酸は、反応条件によっても異なるが、
未溶解のまますなわち不均一系の状態で使用できる。こ
の場合希釈剤あるいは溶解剤として水、アセトンあるい
はメタノール等の低級脂肪族アルコールなどを共存させ
てもよい。
特に水の共存は、良好な結果をもたらす。共存させる水
の使用量は、ヘテロポリ酸に対して、0.1〜20重量倍、
好ましくは0.5〜5重量倍である。
引き続いて行われる転位反応は、反応と同一の釜でもよ
いし、あるいは別の釜でもよい。あるいは連続的に所定
の温度に保持した反応領域に供給してもよい。
この転位反応における触媒は、従来公知のものを使用す
ることも出来るが、前段のブチル化反応に用いた触媒を
使用することが好ましい。
反応後のマスを、ブチル化反応に用いたヘテロポリ酸触
媒を分離することなく、そのまま昇温するのが効率的で
ある。
転位反応における昇温温度は、100〜180℃、好ましくは
105〜140℃であり、所定の温度に達した後の保持時間
は、通常0〜5時間で充分である。
ヘテロポリ酸の使用量は、反応温度にもよるが、生成物
に対して0.00001〜0.3重量倍、好ましくは0.0001〜0.1
重量倍である。従って、イソブテンとの反応時に使用さ
れたヘテロポリ酸だけでも充分であるが、脱アルキル化
反応前に所望量のヘテロポリ酸を追加してもよい。この
時、同一種類のヘテロポリ酸に限定する必要はない。
〈反応後の処理〉 反応後の混合物は、通常アルカリ水あるいは水等で中和
あるいは洗浄した後、次いで常法により、混合物を蒸留
することにより、目的とするtert.ブチルフェノール類
を回収することができる。
〔発明の結果〕
本発明方法で用いるヘテロポリ酸は、高活性でかつアル
キルフェノール、特に第三級アルキルフェノール類の選
択率が高く、目的とするモノ−tert.ブチルフェノール
類を高収率、高純度で得ることができる。また、装置腐
食性が低く、安価な材質の装置で充分である事も、工業
的に実施する上で極めて有用である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。
尚、実施例中に部および%はそれぞれ重量倍または重量
%を意味する。
実施例1 m−クレゾール115部とタングストケイ酸0.086部をフラ
スコに仕込み、攪拌下65〜72℃に保ちつつLBBガス(イ
ソブテン含量45%)130部を4時間で吹込んだ。
吹き込み終了後の反応混合物の組成は、以下のとおりで
あった。
m−クレゾール 20.0% 3−メチル−6−tert.ブチルフェノール 60.5% 3−メチル−4,6−ジ−tert.ブチルフェノール 14.3% 3−メチル−4−tert.ブチルフェノール 2.8% その他 2.4% 引き続き、115℃に昇温して2時間保温した後、冷却
し、反応生成物を水およびアルカリ洗浄したところ165
部の油状物が得られた。この油状物の組成をガスクロマ
トグラフィーにより分析したところ、以下のとおりであ
った。
m−クレゾール 15.0% 3−メチル−6−tert.ブチルフェノール 78.0% 3−メチル−4,6−ジ−tert.ブチルフェノール 3.0% 3−メチル−4−tert.ブチルフェノール 0.5% その他 3.5% m−クレゾール,3−メチル−6−tert.ブチルフェノー
ル,3−メチル−4,6−ジ−tert.ブチルフェノール,3−メ
チル−4−tert.ブチルフェノールの合計収支(対仕込
みm−クレゾール)は97%と良好であった。
目的生成物の3−メチル−6−tert.ブチルフェノール
は減圧精留により反応混合物から沸点128〜131℃/20mmH
gの留分として127部得られた。
実施例2 p−クレゾール108部、タングストケイ酸0.2部及び水0.
2部をフラスコに仕込み、攪拌下50〜55℃に保ちつつ、L
BBガス(イソブテン含量45%)275部を7時間で吹き込
んだ。
吹き込み終了後の反応混合物の組成は、以下のとおりで
あった。
p−クレゾール 1.5% 4−メチル−6−tert.ブチルフェノール 8.7% 4−メチル−2,6−ジ−tert.ブチルフェノール 87.5% その他 2.3% p−クレゾール54部を加えて、引き続き120℃に昇温し
た。同温度で2時間保温した後、冷却し、反応生成物を
水およびアルカリ洗浄したところ240部の油状物が得ら
れた。
この油状物の組成をガスクロマトグラフィーにより分析
したところ、以下のとおりであった。
p−クレゾール 3.0% 4−メチル−6−tert.ブチルフェノール 90.5% 4−メチル−2,6−ジ−tert.ブチルフェノール 2.5% その他 4.0% 目的生成物の4−メチル−6−tert.ブチルフェノール
は減圧精留により、反応混合物から沸点125〜128℃/20m
mHgの留分として得られた。
実施例3 o−クレゾール50部とタングストリン酸0.05部をフラス
コに仕込み、攪拌下70〜75℃に保ちつつ、LBBガス(イ
ソブテン含量45%)58部を2時間で吹き込んだ。
引き続き125℃に昇温して2時間保温した後、冷却し、
反応生成物を水およびアルカリ洗浄したところ73部の油
状物が得られた。この油状物の組成をガスクロマトグラ
フィーにより分析したところ、以下のとおりであった。
o−クレゾール 16.0% 2−メチル−6−tert.ブチルフェノール 3.0% 2−メチル−4−tert.ブチルフェノール 72.5% 2−メチル−4,6−ジ−tert.ブチルフェノール 4.0% その他 4.5% 目的生成物の2−メチル−4−tert.ブチルフェノール
は減圧精留により反応混合物より容易に得られた。
比較例 m−クレゾール115部と98%硫酸2.1部をフラスコに仕込
み、攪拌下68〜72℃に保ちつつLBBガス(イソブテン含
量45%)130部を4時間で吹き込んだ。
吹き込み終了後の反応混合物の組成は、以下のとおりで
あった。
m−クレゾール 15% 3−メチル−6−tert.ブチルフェノール 64% 3−メチル−4,6−ジ−tert.ブチルフェノール 10% 3−メチル−4−tert.ブチルフェノール 2% その他 9% 引き続き115℃に昇温して2時間保温した後、冷却し、
反応生成物をアルカリ水および水にて100℃、1時間の
洗浄処理したところ160部の油状物が得られた。この油
状物の組成をガスクロマトグラフィーにより分析したと
ころ、以下のとおりであった。
m−クレゾール 12% 3−メチル−6−tert.ブチルフェノール 59% 3−メチル−4,6−ジ−tert.ブチルフェノール 2% 3−メチル−4−tert.ブチルフェノール 1% その他 26% m−クレゾール、3−メチル−6−tert.ブチルフェノ
ール、3−メチル−4,6−ジ−tert. ブチルフェノール、3−メチル−4−tert.ブチルフェ
ノールの合計収支(対仕込みm−クレゾール)は73%と
低く、その他成分が多量に副生した。
目的生成物の3−メチル−6−tert.ブチルフェノール
は減圧精留により、反応混合物から沸点128〜131℃/20m
mHgの留分として82部得られたに過ぎなかった。これは
減圧精留時に脱ブチル化が起こり結局精留工程だけでの
3−メチル−6−tert.ブチルフェノールの取り出し収
率も86%と低い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 27/188 X C07B 61/00 300

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘテロポリ酸の存在下、フェノール類とイ
    ソブテンまたはイソブテンを含有するガスとを反応温度
    30℃乃至100℃未満で反応させてモノ−およびジ−tert.
    ブチルフェノール類を製造し、得られた該ブチルフェノ
    ール類を、引き続いて反応温度100℃〜180℃で転位反応
    させることを特徴とするモノ−tert.ブチルフェノール
    類の製造方法。
  2. 【請求項2】前段のアルキル化反応温度が40〜80℃であ
    り、後段の転位反応温度が105℃〜140℃である特許請求
    の範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】フェノール類がm−クレゾールである特許
    請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法。
  4. 【請求項4】フェノール類がp−クレゾールである特許
    請求の範囲第1項又は第2項に記載の方法。
  5. 【請求項5】ヘテロポリ酸がタングストケイ酸である特
    許請求の範囲第1項及至第4項に記載の方法。
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