JPH08176065A - 4−カルボキシビフェニルの製造方法 - Google Patents

4−カルボキシビフェニルの製造方法

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JPH08176065A
JPH08176065A JP6322449A JP32244994A JPH08176065A JP H08176065 A JPH08176065 A JP H08176065A JP 6322449 A JP6322449 A JP 6322449A JP 32244994 A JP32244994 A JP 32244994A JP H08176065 A JPH08176065 A JP H08176065A
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JP
Japan
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cobalt
carboxybiphenyl
acetic acid
manganese
weight
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Pending
Application number
JP6322449A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Hattori
和弘 服部
Akihiro Nishiuchi
昭浩 西内
Hiroshi Masami
博司 真見
Shigeo Miki
茂男 三木
Mikiro Nakazawa
幹郎 中澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Japan Chemical Co Ltd
Original Assignee
New Japan Chemical Co Ltd
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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】 高純度の4−カルボキシビフェニルを安価に
高収率で製造し得る新規有用な方法を提供する。 【構成】 4−イソプロピルビフェニルを酢酸溶媒中に
おいて、(1)コバルト、(2)マンガン及び/又はセ
リウム、及び(3)臭素化合物とを含む混合触媒の存在
下、分子状酸素含有ガスで酸化して4−カルボキシビフ
ェニルを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、4−カルボキシビフェ
ニルの製造方法に関する。4−カルボキシビフェニル
は、顔料、電子材料等の各種高分子の原料やディスプレ
イ等の各種表示素子に用いられる液晶原料として注目さ
れる有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】4−カルボキシビフェニルの製造方法と
しては、4−メチルビフェニル、4−エチルビフェニ
ル、4−ホルミルビフェニル、4−アセチルビフェニル
等の種々の4−置換ビフェニルを酸化する方法が知られ
ている(欧州特許第300,922号、特開平4−12
8282号、特開平4−159247号、特開平6−9
2898号)。
【0003】しかしながら、これらの方法は、その酸化
原料である4−置換ビフェニルを安価に製造することは
困難であり、又、酸化反応時間が長く、目的とする4−
カルボキシビフェニルを高収率で取得することが困難で
あるため、4−カルボキシビフェニルの工業的な製造方
法としては、尚、改善の余地が認められる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高純度の4
−カルボキシビフェニルを安価に高収率で製造し得る新
規有用な方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく鋭意検討した結果、これまで知られていた
4−置換ビフェニルに代えて4−イソプロピルビフェニ
ルを原料とし、好ましくは特定の組成を有する触媒の存
在下、取り扱いが容易な分子状酸素含有ガスで酸化する
ことにより、短時間の酸化反応で目的とする4−カルボ
キシビフェニルを高純度、高収率で製造し得ることを見
いだし、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。
【0006】即ち、本発明に係る4−カルボキシビフェ
ニルの製造方法は、4−アルキルビフェニルを酢酸中に
おいて、(1)コバルト、(2)マンガン及び/又はセ
リウム、及び(3)臭素化合物とを含む混合触媒の存在
下、分子状酸素含有ガスで酸化して4−カルボキシビフ
ェニルを製造するに際し、4−アルキルビフェニルが4
−イソプロピルビフェニルであることを特徴とする。
【0007】本発明に係る4−イソプロピルビフェニル
は、例えば、ビフェニルとプロピレン或いはイソプロピ
ルベンゼンをフリーデルクラフツ触媒の存在下にアルキ
ル化或いはトランスアルキル化反応させる等、従来公知
の種々の方法で製造することができる。
【0008】本発明に係る酸化触媒は、(1)コバル
ト、(2)マンガン及び/又はセリウム及び(3)臭素
化合物を必須成分する混合触媒であり、これらの触媒構
成成分は下記に示すような化合物の形で適用される。
【0009】コバルト、マンガン及びセリウム等の重金
属は、単体、酸化物、炭酸塩、水酸化物、有機酸、錯体
等、如何なる形態で適用しても良いが、部分的にでも反
応溶媒である酢酸に可溶性のものであることが必要であ
り、特に酢酸塩、炭酸塩、水酸化物、塩化物及び臭化物
が好ましい。
【0010】具体的には、酢酸コバルト、プロピオン酸
コバルト、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、
塩化コバルト、臭化コバルト;酢酸マンガン、ナフテン
酸マンガン、塩化マンガン、臭化マンガン;酢酸セリウ
ム、ナフテン酸セリウム、塩化セリウム、臭化セリウ
ム;コバルトアセチルアセトネート、マンガンアセチル
アセトネーと等が推奨される。
【0011】臭素化合物は、臭素分子、その酸、塩、酸
素酸又は有機臭素化物等のいずれの形態でも使用でき、
特に臭化水素、臭化アンモニウム、臭化ナトリウム、臭
化カリウム、臭化カルシウム、臭化マグネシウム、臭化
コバルト、臭化マンガン、臭化セリウム、テトラブロモ
エタン、トリブロモエタン、ブロモ酢酸、臭化ベンジル
等が推奨される。
【0012】本発明に係る混合触媒としては、臭化コバ
ルトと臭化マンガン、臭化コバルトと酢酸マンガン、酢
酸コバルトと臭化マンガン、酢酸コバルトと酢酸マンガ
ンと臭化アンモニウム、酢酸コバルトと酢酸マンガン及
び臭化水素、臭化コバルトと酢酸セリウム、酢酸コバル
トと臭化セリウム、酢酸コバルトと酢酸マンガンと酢酸
セリウムと臭化アンモニウム、ナフテン酸コバルトとナ
フテン酸マンガンとテトラブロモエタン、コバルトアセ
チルアセトネートトマンガンアセチルアセトネートと臭
化水素等が推奨される。
【0013】推奨されるコバルト化合物の使用量として
は、コバルト金属換算で酢酸溶媒に対して0.01〜
0.5重量%が挙げられる。0.01重量%未満では反
応速度が著しく低下し、又、0.5重量%を越えると生
成物からコバルト触媒を分離する手間や触媒費の負担が
増加するとともに、溶媒と反応物の二酸化炭素への分解
量が増加傾向となって不利である。
【0014】推奨されるマンガン化合物及び/又はセリ
ウム化合物の使用量としては、夫々れ対応する金属換算
で、その総量においてコバルト金属に対して0.01〜
0.5重量倍、好ましくは0.1〜0.29重量倍であ
る。0.01重量倍未満の場合は十分な触媒活性が得ら
れず、目的とする4−カルボキシビフェニルの選択率が
著しく低下する。一方、0.5重量倍を越えると着色性
不純物の生成が顕著になり、4−カルボキシビフェニル
の結晶色調が悪化する。
【0015】推奨される臭素化合物の使用量は、臭素原
子として酢酸溶媒に対して0.01〜1.5重量%の範
囲とするのが好ましい。0.01重量%未満の場合は十
分な反応速度が得られず、1.5重量%を越えると臭素
による生成物の汚染や触媒量の負担が増加して好ましく
ない。
【0016】反応溶媒としての酢酸の使用量としては、
4−イソプロピルビフェニルに対して3〜15重量倍程
度、好ましくは4〜7重量倍程度が例示される。この酢
酸溶媒中には10重量%以下の水が存在していても特に
支障はない。
【0017】酸化剤として用いる分子状酸素含有ガスと
しては、純酸素や工業用排ガスも使用可能であるが、工
業的には通常の空気が最適である。
【0018】反応温度は、通常、100〜250℃、特
に120〜170℃が適当である。100℃よりも低い
反応温度では反応速度が極端に遅くなり、一方、250
℃を越える反応温度では溶媒と反応物の二酸化炭素への
分解が増加するとともに着色性不純物の副生も増加す
る。
【0019】反応圧力としては、通常、全圧力で1〜5
0kg/cm2G、特に5〜30kg/cm2Gが推奨される。
【0020】尚、酸素分圧については、反応器からの排
ガス中の酸素濃度が0.1〜8容量%の範囲になるよう
に、反応器への分子状酸素含有ガスの導入量を制御する
ことが、安全対策面と製品品質面との兼合いから好まし
い。
【0021】反応時間は、酸化条件により異なるが、一
般に10分間〜10時間程度の範囲内で適宜選択され
る。
【0022】反応方式としては、酸化原料、溶媒、酸化
触媒からなる原料混合物の全量を予め反応器に仕込み、
反応を終えるまで反応生成物を取出さずに分子状酸素含
有ガスを導入する回分方式、原料混合物或いは酸化原料
のみを反応器に連続的に供給するが、反応を終えるまで
反応生成物を取出さない半連続方式、更には原料混合物
を反応器に連続的に供給するとともに反応生成物を連続
的に取出す連続方式のいずれも採用することができる。
【0023】又、反応器としては、単なる気泡塔型式の
ものも使用できるが、機械的に強制混合される型式のも
のがより好ましい。即ち、分子状酸素含有ガスと反応液
との良好な気液混合を行い、分子状酸素の反応液への溶
解を促進し、反応器内での反応物質相互の接触を円滑に
行わせるために、反応器下部に多数の細孔からなるガス
吹込口を備え、回転攪拌羽根による強制攪拌が行われる
ような反応器を使用することが好ましい。
【0024】反応器上部には還流冷却器を設けて、排ガ
スはこの還流冷却器を通って排出されるようにして排ガ
スに含まれる酢酸等を凝縮させて反応系に循環させる。
【0025】本発明においては、前記した条件下で原料
が消費されるまで酸化反応を行い、得られた生成物を室
温付近に冷却し、晶析した4−カルボキシビフェニルと
母液とを固液分離する。
【0026】単離した4−カルボキシビフェニルについ
ては、溶媒による洗浄や場合によっては再結晶等を行っ
て所望する純度まで精製し、製品とする。
【0027】一方、4−カルボキシビフェニルを分離し
た母液は、溶解度分の4−カルボキシビフェニル、中間
体、触媒等の有用物を含有しており、副生水を蒸留分離
してから、そのまま若しくは適当な精製処理を施して反
応系に循環させ繰返し使用することができる。
【0028】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。尚、目的物の純度は、高速液体クロマトグラフィ
ーにより求めた。
【0029】実施例1 還流冷却器と回転羽根攪拌機を備えた1リットルのチタ
ン製耐圧反応器に、4−イソプロピルビフェニル65
g、酢酸380g、酢酸コバルト4水和物2.411g
(酢酸に対してコバルト0.15重量%)、酢酸マンガ
ン4水和物0.352g(コバルトに対してマンガン
0.15重量倍)及び臭化ナトリウム4.404g(酢
酸に対して臭素0.90重量%)を仕込み、反応圧力2
0kg/cm2G、反応温度120〜130℃において、反応
器下部から排ガス中の酸素濃度が0.5〜4.0%程度
になるような流速で吹込んだ空気と30分間接触させ
た。反応生成物を室温付近に冷却し、固液分離して得た
粗結晶64.5g(収率98.3%)を含水酢酸で洗浄
後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの結晶を63.6
g得た(収率96.9%)。このものは、白色の結晶で
あり、純度は99.9%であった。又、酸価は282.
9mgKOH/gであった。
【0030】実施例2 酢酸マンガン4水和物に代えて酢酸セリウム1水和物
0.205g(コバルトに対してマンガン0.15重量
倍)を適用した他は実施例1と同様に酸化反応した。分
離して得た粗結晶64.3g(収率98.0%)を含水
酢酸で洗浄後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの白色
結晶を63.5g得た(収率96.8%)。
【0031】実施例3 酢酸マンガン4水和物2.411gに代えて酢酸マンガ
ン4水和物0.191g(対コバルト0.08重量倍)
及び酢酸セリウム1水和物0.102g(対コバルト
0.07重量倍)[マンガン及びセリウムの合計量がコ
バルトに対して0.15重量倍]を適用した他は実施例
1と同様に酸化反応した。分離して得た粗結晶64.4
g(収率98.1%)を含水酢酸で洗浄後乾燥し、4−
カルボキシビフェニルの白色結晶を63.6g得た(収
率96.9%)。
【0032】実施例4 反応液中のマンガン含有量を対コバルト0.005重量
倍に減少した他は実施例1と同様にして酸化反応した。
分離して得た粗結晶61.2g(収率93.2%)を含
水酢酸で洗浄後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの白
色結晶を59.5g得た(収率90.6%)。
【0033】実施例5 反応液中のマンガン含有量を対コバルト0.8重量倍に
増加した他は実施例1と同様にして酸化反応した。分離
して得た粗結晶64.6g(収率98.4%)を含水酢
酸で洗浄後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの結晶を
63.7g得た(収率97.1%)。このものは、黄色
に着色しており、純度は98.9%であった。又、酸価
は280.0mgKOH/gであった。
【0034】実施例6 反応液中のセリウム含有量を対コバルト0.005重量
倍に減少した他は実施例2と同様に酸化反応した。分離
して得た粗結晶61.1g(収率93.0%)を含水酢
酸で洗浄後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの白色結
晶を59.6g得た(収率90.8%)。
【0035】実施例7 反応液中のセリウム含有量を対コバルト0.8重量倍に
増加した他は実施例2と同様に酸化反応した。分離して
得た粗結晶64.4g(収率98.1%)を含水酢酸で
洗浄後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの結晶を6
3.5g得た(収率96.8%)。このものは、黄色に
着色しており、純度は99.0%であった。又、酸価は
280.3mgKOH/gであった。
【0036】実施例8 反応液中のマンガン含有量(対コバルト0.0025重
量倍)及びセリウム含有量(対コバルト0.0025重
量倍)を対コバルト0.005重量倍に減少した他は実
施例3と同様に酸化反応した。分離して得た粗結晶6
1.3g(収率93.3%)を含水酢酸で洗浄後乾燥
し、4−カルボキシビフェニルの白色結晶を59.8g
得た(収率91.0%)。
【0037】実施例9 反応液中のマンガン含有量(対コバルト0.4重量倍)
及びセリウム含有量(対コバルト0.4重量倍)を対コ
バルト0.8重量倍に増加した他は実施例3と同様に酸
化反応した。分離して得た粗結晶64.2g(収率9
7.8%)を含水酢酸で洗浄後乾燥し、4−カルボキシ
ビフェニルの結晶を63.3g得た(収率96.5
%)。このものは、黄色に着色しており、純度は99.
2%であった。又、酸価は280.8mgKOH/gであっ
た。
【0038】実施例10 反応液中の臭素含有量を対酢酸0.005重量%に減少
した他は実施例1と同様にして酸化反応した。反応時間
10分経過した時点から徐々に酸素吸収が始まり、25
分後に酸素吸収が停止した。反応生成液を高速液体クロ
マトグラフィーで分析したところ、61.4%の収率相
当量の4−カルボキシビフェニルが生成した。
【0039】実施例11 反応液中の臭素含有量を対酢酸2.0重量%に増加した
他は実施例1と同様にして酸化反応した。分離して得た
粗結晶64.5g(収率98.3%)を含水酢酸で洗浄
後乾燥し、4−カルボキシビフェニルの結晶を63.5
g得た(収率96.8%)。このものは、黄色に着色し
ており、純度は99.7%であった。又、酸価は28
2.2mgKOH/gであった。
【0040】
【発明の効果】本発明方法を適用することにより、短時
間の反応で高純度の4−カルボキシビフェニルを高収率
で経済的に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三木 茂男 京都府京都市伏見区葭島矢倉町13番地 新 日本理化株式会社内 (72)発明者 中澤 幹郎 京都府京都市伏見区葭島矢倉町13番地 新 日本理化株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 4−アルキルビフェニルを酢酸溶媒中に
    おいて、(1)コバルト、(2)マンガン及び/又はセ
    リウム、及び(3)臭素化合物とを含む混合触媒の存在
    下、分子状酸素含有ガスで酸化して4−カルボキシビフ
    ェニルを製造するに際し、4−アルキルビフェニルが4
    −イソプロピルビフェニルであることを特徴とする4−
    カルボキシビフェニルの製造方法。
  2. 【請求項2】 混合触媒中のコバルト化合物が、コバル
    ト金属換算で酢酸溶媒に対して0.01〜0.5重量%
    であり、混合触媒中のマンガン化合物及び/又はセリウ
    ム化合物が、夫々対応する金属換算でその総量において
    コバルト金属の0.01〜0.5重量倍である請求項1
    に記載の4−カルボキシビフェニルの製造方法。
  3. 【請求項3】 混合触媒中の臭素化合物が、臭素原子と
    して酢酸溶媒に対して0.01〜1.5重量%である請
    求項1又は請求項2に記載の4−カルボキシビフェニル
    の製造方法。
JP6322449A 1994-12-26 1994-12-26 4−カルボキシビフェニルの製造方法 Pending JPH08176065A (ja)

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