JPH07206724A - モノアルケニルベンゼン類の製造方法 - Google Patents

モノアルケニルベンゼン類の製造方法

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JPH07206724A
JPH07206724A JP6004748A JP474894A JPH07206724A JP H07206724 A JPH07206724 A JP H07206724A JP 6004748 A JP6004748 A JP 6004748A JP 474894 A JP474894 A JP 474894A JP H07206724 A JPH07206724 A JP H07206724A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 芳香族炭化水素化合物と共役ジエン化合物を
用いて、工業的に有用なモノアルケニルベンゼン類を高
選択的、高収率をもって、長期に亘り安定的且つ安全に
製造しうる方法を提供する。 【構成】 芳香族炭化水素化合物を蒸留し脱気及び脱水
したものを原料として用いることを特徴とするモノアル
ケニルベンゼン類の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、芳香族炭化水素化合物
を炭素数4または5の共役ジエン類を用いて側鎖アルケ
ニル化してモノアルケニルベンゼン類を製造する方法に
関する。モノアルケニルベンゼン類は高分子モノマー、
医薬品を始めとする種々の有機化合物の中間原料として
有用であり、例えば、o-キシレンと1,3-ブタジエンから
製造される 5-(o-トリル)-2-ペンテンは閉環後、脱水
素、異性化、酸化して工業的に有用な2,6-ナフタレンジ
カルボン酸に変換することができる。
【0002】
【従来技術】芳香族炭化水素化合物を炭素数4または5
の共役ジエン類を用いて側鎖アルケニル化してモノアル
ケニルベンゼン類を製造するため触媒としてナトリウ
ム、カリウム等のアルカリ金属及びそれらの合金を用い
る方法が知られている。例えば、独国特許557514
号には金属ナトリウムを触媒に用いる方法が、特公昭5
0−17973号には金属カリウムを用いる方法が、特
公昭50−17975号、特公昭51−8930号等に
はカリウム−ナトリウム合金または金属カリウムと金属
ナトリウムの混合物を用いる方法が記載されている。一
方、アルカリ金属とアルカリ金属含有化合物とを熱処理
して得られるものを触媒として使用する方法も知られて
おり、特開昭47−27929号、特開昭47−319
35号にはカリウム化合物と金属ナトリウムとを熱処理
して得られる混合物を触媒に用いる方法が記載されてい
る。また本発明者らは、カリウム化合物を担持した担体
と金属ナトリウムを熱処理したものを触媒として用いる
方法(特願平4−45508、特願平4−11899
6)を見出しており、これらも側鎖アルケニル化に際し
て活性を示すことが判明している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】芳香族炭化水素化合物
と共役ジエン類からモノアルケニルベンゼン類を製造す
るに際して活性を示す上記のアルカリ金属、或いはアル
カリ金属とアルカリ金属含有化合物よりなる触媒は、側
鎖アルケニル化反応に高い活性を示す一方で酸素や水と
激しく反応することが知られており、安全上取扱いに注
意を要する。原料中に微量の水分や酸素が含まれている
場合には安全面で問題になるほどの量ではなくとも触媒
と反応することにより触媒は失活するため、高収率でモ
ノアルケニルベンゼンを得ようとすれば触媒を多量に使
用しなければならないと云う欠点があった。本発明の目
的は、このような事実に鑑み、芳香族炭化水素化合物を
炭素数4または5の共役ジエン類を用いて側鎖アルケニ
ル化する方法に関して、高収率かつ安価でさらに安全な
方法でモノアルケニルベンゼン類を製造する方法を提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルカリ
金属とアルカリ金属含有化合物よりなる触媒の存在下
で、側鎖のα位に1個以上の水素原子が結合している芳
香族炭化水素化合物と炭素数4または5の共役ジエン類
とを反応させることによりモノアルケニルベンゼン類を
製造する優れた方法を開発する目的で鋭意検討を重ねた
結果、原料芳香族炭化水素を蒸留することで脱気及び脱
水処理を行う方法により高反応成績かつ安価で、さらに
安全性の高い方法でモノアルケニルベンゼン類を製造す
ることができることを見出し、本発明を完成させるに至
った。本発明の方法で脱気及び脱水された芳香族炭化水
素化合物は、含有する酸素量及び水分量とも極めて少な
く、側鎖アルケニル化反応に使用する触媒と接触しても
ほとんど触媒を損なうことがなく、触媒量の低減化及び
触媒寿命の向上に極めて大きい効果を示した。すなわち
本発明は、アルカリ金属とアルカリ金属含有化合物より
なる触媒の存在下で、側鎖のα位に1個以上の水素原子
が結合している芳香族炭化水素化合物と炭素数4または
5の共役ジエン類とを反応させることによりモノアルケ
ニルベンゼン類を製造するに際し、原料芳香族炭化水素
を蒸留により脱気及び脱水することを特徴とするもので
ある。以下に本発明について更に説明する。
【0005】本発明に用いる側鎖のα位に1個以上の水
素原子が結合している芳香族炭化水素化合物としては、
次のような化合物が用いられる。単環芳香族炭化水素と
しては、トルエン、エチルベンゼン、n-プロピルベンゼ
ン、イソプロピルベンゼン、n-ブチルベンゼン、sec-ブ
チルベンゼン、イソブチルベンゼン等のモノアルキルベ
ンゼン類、o-、m-およびp-キシレン、o-、m-およびp-エ
チルトルエン、o-、m-およびp-ジエチルベンゼン等のジ
アルキルベンゼン類、メシチレン、プソイドキュメン等
のトリアルキルベンゼン類、1,2,3,5-テトラメチルベン
ゼン、1,2,4,5-テトラメチルベンゼン、ペンタメチルベ
ンゼン、ヘキサメチルベンゼン等のポリアルキルベンゼ
ン類等が用いられ、また多環芳香族炭化水素としては 1
- および2-メチルナフタレン、ジメチルナフタレン類、
テトラヒドロナフタレン、インダン等が用いられる。一
方の原料となる炭素数4または5の共役ジエン類として
は、1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、イソプレンが
用いられる。
【0006】本発明の触媒に用いられるアルカリ金属含
有化合物としては、アルカリ金属を含有するものが有効
に使用されるが、高い触媒活性が得られ、且つ経済的で
あると云う点から、水酸化カリウム、炭酸カリウム、燐
酸カリウム、アルミン酸カリウム、酢酸カリウム、カリ
ウムメトキシド、カリウムエトキシド、水酸化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、燐酸ナトリウム、アルミン酸ナト
リウム、酢酸ナトリウム、ナトリウムメトキシド、ナト
リウムエトキシド、およびこれらを酸化マグネシウム、
酸化カルシウム等のアルカリ土類金属酸化物、グラファ
イト、アモルファス炭素等の炭素材料、アルミナ、酸化
ジルコニウムに担持した化合物などが好ましい。またカ
リウムの水酸化物と水酸化シルミニウムとの混合物を5
00〜700℃で焼成して得られるところの化合物もア
ルカリ金属含有化合物として好適に用いられる。水酸化
カリウム、炭酸カリウム、燐酸カリウム、アルミン酸カ
リウム、酢酸カリウム、カリウムメトキシド、カリウム
エトキシド、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、燐酸
ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、
ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等を酸化
マグネシウム、酸化カルシウム等のアルカリ土類金属酸
化物、グラファイト、アモルファス炭素等の炭素材料、
アルミナ、酸化ジルコニウムに担持した化合物は、両者
をよく混合した後、400℃以上、好ましくは500〜
700℃で焼成することによって調製される。また焼成
に先立って乾燥を行ってもよい。両者をよく混合分散す
る方法としては、例えば上記の担体となる化合物に担持
するアルカリ金属化合物の水溶液を含浸または混練する
方法がある。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等が用いられる
が、高い触媒活性が得られ、且つ経済性および取扱いの
際の安全性を考慮に入れるとナトリウムまたはカリウム
の使用が特に好ましい。
【0007】アルカリ金属含有化合物とアルカリ金属と
の混合による触媒の調製は、不活性気体下、アルカリ金
属の融点以上の温度で加熱混合して行われる。ここで云
う不活性気体とは、触媒調製条件下において調製される
触媒と実質的に反応しない気体であり、具体的には窒
素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。但し、アルカ
リ金属としてリチウムを使用する場合は窒素と反応性が
あるのでその使用は好ましくない。本発明の触媒調製温
度は、アルカリ金属の融点以上500℃、より好ましく
は300℃以下の範囲が好ましく、また加熱処理の時間
は、通常5分から300分の範囲である。アルカリ金属
の融点よりも低い温度ではアルカリ金属が融解しないた
めに、アルカリ金属をアルカリ金属含有化合物と混合す
る際に均一に分散させ有効に接触させることが難しく、
調製に時間がかかるために実用的とは云えない。一方、
500℃以上の温度でも触媒は調製できるが、高温下で
の発火性の物質の取り扱いは工業的な実施において好ま
しいものとは云えない。用いるアルカリ金属の量は、ア
ルカリ金属含有化合物中のアルカリ金属1原子に対して
アルカリ金属の原子比で0.01〜10、好ましくは
0.02〜5の範囲である。この範囲を外れる場合には
アルカリ金属、アルカリ金属含有化合物の効果が充分に
発揮されず、必要な触媒活性を得るためには大量の触媒
を用いる必要が生じ好ましくない。
【0008】上述のごとくして得られる本発明の触媒を
反応に使用する当っては、種々の反応方式が採られる。
例えば、触媒を仕込んだ反応器に原料をバッチ方式やセ
ミバッチ方式にて供給する方法、または反応器に触媒お
よび原料を連続的に供給する完全混合流通方式、あるい
は触媒を反応器に充填し原料を流通させる固定床流通方
式等が採用できる。反応方式は目的とする反応生成物の
種類によって適宜選択されるべきものであるが、一般的
には原料の一方である芳香族炭化水素類を共役ジエン類
に対して過剰に存在させる方法が、モノアルケニルベン
ゼン類への選択率を向上させることができる。その目的
のためにはセミバッチ方式で共役ジエン類を連続的に反
応系に供給する方法が好ましく、また、完全混合方式や
固定床流通方式等で反応を連続的に実施する場合には反
応器を多段に分け、各段に共役ジエン類を供給する等共
役ジエン類の反応器中での濃度を下げることが可能な反
応方式を採用する方が高選択率を得ることができる点で
好ましい。
【0009】本発明の方法により反応を実施するに際し
ては、予め使用する芳香族炭化水素を脱気及び脱水処理
して置くことが最も重要である。芳香族炭化水素の脱気
及び脱水の方法としては、蒸留、モレキュラーシーブに
よる乾燥、窒素バブリング、深冷分離等が考えられる
が、種々検討の結果、蒸留による処理が最も有効且つ確
実に水及び酸素を除ける上、脱気及び脱水処理が一段階
で行え、原料芳香族炭化水素を連続処理できると云った
点で、プロセス上極めて有利であることを見出した。芳
香族炭化水素を脱気及び脱水するのに使用する蒸留塔
は、特別な設備や能力は必要としない。蒸留操作は、常
圧・加圧・減圧の何れでも実施できるが、外部よりの酸
素及び水分混入を避ける為、常圧或いは加圧が好まし
い。また蒸留系は乾燥窒素でシールしておくことが好ま
しい。蒸留方式としては、バッチ蒸留や連続蒸留の何れ
でも処理することが可能である。蒸留操作に際して、芳
香族炭化水素中の酸素はパージラインより系外に排出さ
れるが、水分は還流槽中に蓄積されるため適宜還流槽よ
り抜き出す必要がある。この蒸留操作により蒸留塔缶出
液中の水や酸素は実質的に零のレベルまで低減すること
が可能となり、この缶出液を反応の原料とすることによ
り、反応時に触媒毒となる水や酸素が極めて少ない状態
で反応を行うことができ、少量の触媒使用量でも高収率
で目的物が得られるようになり、触媒寿命の大幅な向上
が可能となる。
【0010】本発明の方法における反応温度は、50〜
300℃、好ましくは90〜200℃の範囲である。こ
れより低い場合にも反応は起こるが充分な反応速度が得
られず、また選択率が悪化する傾向にある。これより温
度が高い場合にはタール分等の副生物が多くなり好まし
くない。反応圧力は、絶対圧で0.05〜50気圧、好
ましくは0.1〜20気圧の範囲である。 本発明の方
法における原料芳香族炭化水素に対する一方の原料であ
る炭素数4または5の共役ジエンの比は、一般的にはモ
ル比で0.01〜1、好ましくは 0.03〜0.5の
範囲である。これよりもジエンが多い場合には重合等の
副反応が著しく、生成したモノアルケニルベンゼンが更
にジエンと反応して芳香族炭化水素1分子にジエンが2
分子以上付加した化合物の生成が多くなり選択率が悪化
するので好ましくない。本発明の方法において用いる触
媒の量は、原料の芳香族炭化水素に対して重量で0.0
1%以上、好ましくは0.05%以上である。
【0011】
【発明の効果】本発明の方法により、芳香族炭化水素化
合物と共役ジエン化合物を用いて工業的に有用なモノア
ルケニルベンゼン類を高反応成績かつ安価に、さらによ
り安全な方法で製造することができるものであり、その
工業的意義は大きい。
【0012】
【実施例】以下実施例にて本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例 o-キシレン1kg (酸素含有率:50ppm、水分含有率140pp
m)を蒸留装置(ボトム容量2L)に供給し、窒素雰囲気
下常圧で145 ℃にて30分全還流した。蒸留塔上段より
o-キシレンを1L/hで供給し連続蒸留による脱気及び脱水
処理を行った。 缶出液として得られたo-キシレン中に
は酸素含有量は0ppm、水分量は3ppmであった。水酸化カ
リウムとアルミナよりなる担体(水酸化カリウム1重量
部に対し、アルミナ2重量部の組成)5gを窒素雰囲気下
180℃で撹拌し、そこへ金属ナトリウム 0.3g を加えた
後、その温度で30分撹拌した。このようにして得られた
触媒に、先に蒸留処理したo-キシレン 1kgを加え、140
℃に加熱した。 強く撹拌しながら、1,3-ブタジエン 7
0gを1時間で導入して反応させた。 反応終了後、撹拌
を停止し触媒を沈降させた後、反応生成液の上澄みを抜
き出した。 反応液の一部を採りガスクロマトグラフに
より分析したところ、目的物である5-(o- トリル)-2-ペ
ンテンの収率は1,3-ブタジエン基準で82.7% であった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ金属とアルカリ金属含有化合物よ
    りなる触媒の存在下で、側鎖のα位に1個以上の水素原
    子が結合している芳香族炭化水素化合物と炭素数4また
    は5の共役ジエン類とを反応させることによりモノアル
    ケニルベンゼン類を製造するに際し、原料芳香族炭化水
    素を蒸留することにより脱気及び脱水することを特徴と
    するモノアルケニルベンゼン類の製造方法。
  2. 【請求項2】芳香族炭化水素を蒸留し、その缶出液をモ
    ノアルケニルベンゼン類製造の原料とする請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】蒸留により原料芳香族炭化水素中の酸素濃
    度を1ppm以下、及び水分濃度を5ppm以下とする請求項1
    記載の方法。
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