JPH0848676A - エポキシ基存在下における芳香族基の選択的水素添加方法 - Google Patents
エポキシ基存在下における芳香族基の選択的水素添加方法Info
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- JPH0848676A JPH0848676A JP7096986A JP9698695A JPH0848676A JP H0848676 A JPH0848676 A JP H0848676A JP 7096986 A JP7096986 A JP 7096986A JP 9698695 A JP9698695 A JP 9698695A JP H0848676 A JPH0848676 A JP H0848676A
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- C08G59/14—Polycondensates modified by chemical after-treatment
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
- C07D303/12—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by singly or doubly bound oxygen atoms
- C07D303/18—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by singly or doubly bound oxygen atoms by etherified hydroxyl radicals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 使用した触媒を、再生処理を行わずに何度も
水素添加に使用可能とする選択的水素添加方法、および
水素添加生成物から酸化ルテニウム水化物の触媒を簡単
に分離する方法を提供すること。 【構成】 少なくとも1個の芳香族基および1個のエポ
キシ基を有する有機分子の芳香族基をルテニウム含有触
媒の存在下に水素を使用し、選択的水素添加を行う方法
であって、反応出発物質に対して0.2−10重量%の
水の存在下に水素添加を行うことを特徴とする方法。
水素添加に使用可能とする選択的水素添加方法、および
水素添加生成物から酸化ルテニウム水化物の触媒を簡単
に分離する方法を提供すること。 【構成】 少なくとも1個の芳香族基および1個のエポ
キシ基を有する有機分子の芳香族基をルテニウム含有触
媒の存在下に水素を使用し、選択的水素添加を行う方法
であって、反応出発物質に対して0.2−10重量%の
水の存在下に水素添加を行うことを特徴とする方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも1個の芳香
族基および1個のエポキシ基を有する有機分子の芳香族
基をルテニウム含有触媒の存在下に水素を使用し、選択
的水素添加を行う改善された方法に関する。
族基および1個のエポキシ基を有する有機分子の芳香族
基をルテニウム含有触媒の存在下に水素を使用し、選択
的水素添加を行う改善された方法に関する。
【0002】
【従来技術】米国特許第3336241号明細書には、
芳香族エポキシ化合物のロジウム−およびルテニウム触
媒を使用する水素添加が教示されている。水素添加後の
触媒の活性は著しく低下するので、技術的方法において
は、水素添加後ごとに触媒を入れ替えなければならな
い。米国特許第3966636号明細書には2,2−ジ
−[p−グリシドオキシフェニル]プロパンの水素添加
の際に失活するロジウム−およびルテニウム触媒の再生
方法が開示されている。
芳香族エポキシ化合物のロジウム−およびルテニウム触
媒を使用する水素添加が教示されている。水素添加後の
触媒の活性は著しく低下するので、技術的方法において
は、水素添加後ごとに触媒を入れ替えなければならな
い。米国特許第3966636号明細書には2,2−ジ
−[p−グリシドオキシフェニル]プロパンの水素添加
の際に失活するロジウム−およびルテニウム触媒の再生
方法が開示されている。
【0003】ドイツ特許出願公開第3629632号お
よび同第3919228号各公報にはジ−[グリシドオ
キシフェニル]メタンないし2,2−ジ−[p−グリシ
ドオキシフェニル]プロパンの酸化ルテニウム水化物に
よる選択的水素添加が教示されている。これによれば、
水素添加をするごとに触媒の再生を行うことが好ましい
とされる。この場合、微細分された触媒を分離する際に
困難を伴い、これは、もっぱら濾過助剤を使用して解決
される。しかしながら、これは触媒の再生を行う際に濾
過助剤から分離しなければならない。
よび同第3919228号各公報にはジ−[グリシドオ
キシフェニル]メタンないし2,2−ジ−[p−グリシ
ドオキシフェニル]プロパンの酸化ルテニウム水化物に
よる選択的水素添加が教示されている。これによれば、
水素添加をするごとに触媒の再生を行うことが好ましい
とされる。この場合、微細分された触媒を分離する際に
困難を伴い、これは、もっぱら濾過助剤を使用して解決
される。しかしながら、これは触媒の再生を行う際に濾
過助剤から分離しなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち本発明は、使
用した触媒を、再生処理を行わずに何度も水素添加に使
用可能とする選択的水素添加方法を提供することをその
課題とする。
用した触媒を、再生処理を行わずに何度も水素添加に使
用可能とする選択的水素添加方法を提供することをその
課題とする。
【0005】本発明の更なる課題は水素添加生成物から
の酸化ルテニウム水化物の触媒を簡単に分離する方法を
提供することである。
の酸化ルテニウム水化物の触媒を簡単に分離する方法を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、少
なくとも1個の芳香族基および1個のエポキシ基を有す
る有機分子の芳香族基をルテニウム含有触媒の存在下に
水素を使用し、選択的水素添加を行う方法であって、反
応出発物質に対して0.2−10重量%の水の存在下に
水素添加を行うことを特徴とする方法により解決される
ことが本発明者等により見出された。
なくとも1個の芳香族基および1個のエポキシ基を有す
る有機分子の芳香族基をルテニウム含有触媒の存在下に
水素を使用し、選択的水素添加を行う方法であって、反
応出発物質に対して0.2−10重量%の水の存在下に
水素添加を行うことを特徴とする方法により解決される
ことが本発明者等により見出された。
【0007】出発化合物としては少なくとも1個の芳香
族基および1個のエポキシ基を有する有機分子がすべて
使用可能である。この時、モノマー、オリゴマー、ポリ
マー状の各化合物が使用可能である。本発明の方法にお
ける出発化合物としては以下の物質類、および材料が挙
げられる。 [ビスフェノールAないしビスフェノールFとエピクロ
ロヒドリンとの反応生成物。]ビスフェノールAないし
ビスフェノールFとエピクロロヒドリンを塩基を用いて
公知方法(例えばUllmann’s Encyclo
pedia of Industrial Chemi
stry、第五版、VCH(1987)、第A9巻、5
47ページ)により反応させ一般式I
族基および1個のエポキシ基を有する有機分子がすべて
使用可能である。この時、モノマー、オリゴマー、ポリ
マー状の各化合物が使用可能である。本発明の方法にお
ける出発化合物としては以下の物質類、および材料が挙
げられる。 [ビスフェノールAないしビスフェノールFとエピクロ
ロヒドリンとの反応生成物。]ビスフェノールAないし
ビスフェノールFとエピクロロヒドリンを塩基を用いて
公知方法(例えばUllmann’s Encyclo
pedia of Industrial Chemi
stry、第五版、VCH(1987)、第A9巻、5
47ページ)により反応させ一般式I
【0008】
【化1】 で示され、式中R1が
【0009】
【化2】 を、R2が水素またはメチル基を、およびmがO−40
を示すグリシジルエーテルを得る。
を示すグリシジルエーテルを得る。
【0010】[フェノール−およびクレゾールエポキシ
ノボラック]フェノールないしクレゾールの酸触媒反応
および反応生成物のエポキシ化により、一般式II
ノボラック]フェノールないしクレゾールの酸触媒反応
および反応生成物のエポキシ化により、一般式II
【0011】
【化3】 で示され、式中R2が水素またはメチル基を、nが0−
40を示すノボラックを得る(例えばビス[4−(2,
3−エポキシプロポキシ)フェニル]メタン)。
40を示すノボラックを得る(例えばビス[4−(2,
3−エポキシプロポキシ)フェニル]メタン)。
【0012】[フェノールおよびのアルデヒドの反応生
成物のグリシジルエーテル]フェノールおよびアルデヒ
ドの酸触媒反応、およびこれに次ぐエピクロロヒドリン
によるエポキシ化によりグリシジルエーテルを得る。例
えばフェノールおよびグリオキサルから1,1,2,2
−テトラキス−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)
フェニル]エタンを得る。
成物のグリシジルエーテル]フェノールおよびアルデヒ
ドの酸触媒反応、およびこれに次ぐエピクロロヒドリン
によるエポキシ化によりグリシジルエーテルを得る。例
えばフェノールおよびグリオキサルから1,1,2,2
−テトラキス−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)
フェニル]エタンを得る。
【0013】[芳香族グリシジルアミン]この例には、
p−アミノフェノ−ルのトリグリシジル化合物、1−
(2,3−エポキシプロポキシ)−4−[N,N−ビス
(2,3−エポキシプロピル)−アミノ]ベンゼン、お
よびメチレンジアミンのテトラグリシジル化合物、ビス
{4−4−N,N−ビス(2,3−エポキシプロピル)
アミノ]フェニル}メタンが挙げられる。
p−アミノフェノ−ルのトリグリシジル化合物、1−
(2,3−エポキシプロポキシ)−4−[N,N−ビス
(2,3−エポキシプロピル)−アミノ]ベンゼン、お
よびメチレンジアミンのテトラグリシジル化合物、ビス
{4−4−N,N−ビス(2,3−エポキシプロピル)
アミノ]フェニル}メタンが挙げられる。
【0014】上記の他に、更に以下の物質が使用され
る。
る。
【0015】1,1,2,2−テトラキス[4−(2,
3−エポキシプロポキシ)フェニル]エタン、トリス
[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]メタ
ン異性体、2,5−ビス[(2,3−エポキシプロポキ
シ)フェニル]オキタヒドロ−4,7−メタノ−5H−
インデン。
3−エポキシプロポキシ)フェニル]エタン、トリス
[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]メタ
ン異性体、2,5−ビス[(2,3−エポキシプロポキ
シ)フェニル]オキタヒドロ−4,7−メタノ−5H−
インデン。
【0016】好ましく使用される出発化合物はジ−[p
−グリシドオキシフェニル]−メタン、2,2−ジ−
[p−グリシドオキシフェニル]プロパンおよびこれら
の化合物のオリゴマーである。
−グリシドオキシフェニル]−メタン、2,2−ジ−
[p−グリシドオキシフェニル]プロパンおよびこれら
の化合物のオリゴマーである。
【0017】本発明の方法に使用される触媒としては、
均質または不均質のルテニウム触媒が考慮の対象とな
る。炭素または酸化アルミニウム担体上の金属ルテニウ
ムも金属表面蒸着ルテニウムとして使用される。このよ
うな触媒は市販されているが、公知方法により製造する
ことも可能である。均質および不均質のどちらの担体上
に結合されても酸化ルテニウム水化物は好ましく使用さ
れる。Ru2O3・xH2Oの式に対応し、xが1より大
きい値をとる場合の上記ルテニウム化合物は、ルテニウ
ム−III−クロリドヒドレート、RuCl3x3H2O
の水溶液と水酸化ナトリウム溶液とを反応させ、次いで
水洗し、塩素イオンを除去することにより得られる。触
媒の使用量として、通常、水素添加されるべき出発化合
物の量に対して0.01−1重量%のルテニウムが用い
られる。
均質または不均質のルテニウム触媒が考慮の対象とな
る。炭素または酸化アルミニウム担体上の金属ルテニウ
ムも金属表面蒸着ルテニウムとして使用される。このよ
うな触媒は市販されているが、公知方法により製造する
ことも可能である。均質および不均質のどちらの担体上
に結合されても酸化ルテニウム水化物は好ましく使用さ
れる。Ru2O3・xH2Oの式に対応し、xが1より大
きい値をとる場合の上記ルテニウム化合物は、ルテニウ
ム−III−クロリドヒドレート、RuCl3x3H2O
の水溶液と水酸化ナトリウム溶液とを反応させ、次いで
水洗し、塩素イオンを除去することにより得られる。触
媒の使用量として、通常、水素添加されるべき出発化合
物の量に対して0.01−1重量%のルテニウムが用い
られる。
【0018】本発明における水素添加は、多くの場合、
粘性物質を使用して遂行されるが、反応を溶剤中で実施
できるという利点を有する。溶剤としてはエーテルが好
ましく、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、te
rt−ブチルメチルエーテル、グリコールジメチルエー
テルおよびメトキシプロパノールが使用される。溶剤の
使用量は一般的に反応出発物質に対して5−80重量%
である。
粘性物質を使用して遂行されるが、反応を溶剤中で実施
できるという利点を有する。溶剤としてはエーテルが好
ましく、例えばテトラヒドロフラン、ジオキサン、te
rt−ブチルメチルエーテル、グリコールジメチルエー
テルおよびメトキシプロパノールが使用される。溶剤の
使用量は一般的に反応出発物質に対して5−80重量%
である。
【0019】反応出発物質に対して0.2−10重量%
の水が更に使用される。少量の使用では影響はないが、
かなり大量に使用すると、望ましくない加水分解により
エポキシド環が開環してしまう。
の水が更に使用される。少量の使用では影響はないが、
かなり大量に使用すると、望ましくない加水分解により
エポキシド環が開環してしまう。
【0020】水素添加は加圧して、一般的には100−
320barで行われる。反応温度は通常30−80
℃、好ましくは40−70℃である。
320barで行われる。反応温度は通常30−80
℃、好ましくは40−70℃である。
【0021】反応は非連続的または連続的に実施可能で
ある。反応に際して出発化合物、触媒、水、および場合
に応じて溶剤を混合し、反応器中で水素と反応させる。
反応は一般的に2−10時間後に終了する。次いで、反
応出発物質を常圧とし、例えば濾過により触媒と分離
し、蒸留により全液体成分を除去した。本発明の水素添
加方法によると、分離した触媒は望ましくは新しい触媒
を補充した後に、引き戻し使用される。
ある。反応に際して出発化合物、触媒、水、および場合
に応じて溶剤を混合し、反応器中で水素と反応させる。
反応は一般的に2−10時間後に終了する。次いで、反
応出発物質を常圧とし、例えば濾過により触媒と分離
し、蒸留により全液体成分を除去した。本発明の水素添
加方法によると、分離した触媒は望ましくは新しい触媒
を補充した後に、引き戻し使用される。
【0022】本発明の方法においては、触媒が水素添加
後も活性状態を保ち、再度水素添加に使用できるという
利点を有する。使用触媒を水素添加の後に再度給送する
ごとに、小部分、例えば4分の1を新しい触媒と交換
し、触媒調整に必要な技術的費用を大幅に節減すること
が本発明の目的にかなうことも明白とされている。
後も活性状態を保ち、再度水素添加に使用できるという
利点を有する。使用触媒を水素添加の後に再度給送する
ごとに、小部分、例えば4分の1を新しい触媒と交換
し、触媒調整に必要な技術的費用を大幅に節減すること
が本発明の目的にかなうことも明白とされている。
【0023】更に本発明は酸化ルテニウム水化物の使用
により、生成物からの一段階の触媒の分離を可能にする
ものである。
により、生成物からの一段階の触媒の分離を可能にする
ものである。
【0024】本発明で得られる生成物は光に強い塗料、
鋳造プラスチック、積層物として使用される。
鋳造プラスチック、積層物として使用される。
【0025】
実施例1−4 オートクレーブ中にフェノール−ホルムアルデヒド縮合
生成物のビスグリシジルエーテル(エポキシド当量16
8のビス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニ
ル]メタン)1000g、ルテニウムを1g含有するテ
トラヒドロフラン(THF)中の酸化ルテニウム水化物
懸濁液(pH8でRuCl3×3H2Oを水酸化ナトリウ
ム溶液と反応させ、得られた沈殿を水及びTHFで洗浄
して製造)40g、水、およびTHF960gを50
℃、250barの圧力で、水素を用いて水素添加し
た。出発物質中の水の使用量および反応時間を以下の表
1に示す。水素添加生成物を濾過し、透明物質を得た。
蒸留除去の後に揮発成分1010−1030gの生成物
を単離した。
生成物のビスグリシジルエーテル(エポキシド当量16
8のビス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニ
ル]メタン)1000g、ルテニウムを1g含有するテ
トラヒドロフラン(THF)中の酸化ルテニウム水化物
懸濁液(pH8でRuCl3×3H2Oを水酸化ナトリウ
ム溶液と反応させ、得られた沈殿を水及びTHFで洗浄
して製造)40g、水、およびTHF960gを50
℃、250barの圧力で、水素を用いて水素添加し
た。出発物質中の水の使用量および反応時間を以下の表
1に示す。水素添加生成物を濾過し、透明物質を得た。
蒸留除去の後に揮発成分1010−1030gの生成物
を単離した。
【0026】
【表1】
【0027】エポキシド当量をASTM D 1652
−88に準じて求め、1分子当たりのエポキシ基の平均
数で割り、本発明で得られた生成物の平均分子量を得
た。得られた値を水素添加反応の選択率の基準とした。
−88に準じて求め、1分子当たりのエポキシ基の平均
数で割り、本発明で得られた生成物の平均分子量を得
た。得られた値を水素添加反応の選択率の基準とした。
【0028】実施例5(比較例) 水を添加しない以外は、実施例1−4と同様の操作を行
った。
った。
【0029】8時間の反応時間後に芳香族基含有率3
%、エポキシド当量177の生成物1010gを単離し
た。
%、エポキシド当量177の生成物1010gを単離し
た。
【0030】反応生成物は濾過後に暗く発色し、活性炭
を添加すると消色した。
を添加すると消色した。
【0031】本発明の方法により、短い反応時間で純粋
な生成物を合成することが可能となる。更に生成物から
の触媒の完全な分離を比較実験の場合よりも技術上経済
的に行うことができる。
な生成物を合成することが可能となる。更に生成物から
の触媒の完全な分離を比較実験の場合よりも技術上経済
的に行うことができる。
【0032】実施例6 オートクレーブ中に実施例1に記載のポリグリシジルエ
ーテル1000g、ルテニウムを1g含有する酸化ルテ
ニウム水化物−THF−懸濁液40g、水40g、およ
びTHF920gを50−70℃、250barの圧力
で、水素を用いて4時間水素添加した。常圧に戻した
後、触媒を12時間沈積させた。上述の溶液を上昇管上
に1400g取り出した。反応出発物質をビスグリシジ
ルエーテル、水、THF、触媒とともに2000gまで
充填したが、この場合はルテニウムを1gではなく、
0.25gのみ添加した(ポリグリシジルエーテル対T
HFの重量比、10:9、水含有量、2.6重量%)。
これに次ぐ3回の水素添加の際に、それぞれ2020g
の反応生成物を取り出し、上述のように使用した。すべ
ての反応生成物は濾過の後に無色で、実質的に芳香族基
を含有せず、エポキシ当量180−185を有した。
ーテル1000g、ルテニウムを1g含有する酸化ルテ
ニウム水化物−THF−懸濁液40g、水40g、およ
びTHF920gを50−70℃、250barの圧力
で、水素を用いて4時間水素添加した。常圧に戻した
後、触媒を12時間沈積させた。上述の溶液を上昇管上
に1400g取り出した。反応出発物質をビスグリシジ
ルエーテル、水、THF、触媒とともに2000gまで
充填したが、この場合はルテニウムを1gではなく、
0.25gのみ添加した(ポリグリシジルエーテル対T
HFの重量比、10:9、水含有量、2.6重量%)。
これに次ぐ3回の水素添加の際に、それぞれ2020g
の反応生成物を取り出し、上述のように使用した。すべ
ての反応生成物は濾過の後に無色で、実質的に芳香族基
を含有せず、エポキシ当量180−185を有した。
【0033】各水素添加後にほんの少量の新触媒を添加
することにより、生成物の品質を一定として多数回の水
素添加を終了させることができた。
することにより、生成物の品質を一定として多数回の水
素添加を終了させることができた。
【0034】実施例7(比較例、水不使用) 実施例1に特徴を記載したビスグリシジルエーテル10
00g、ルテニウム含有量1gの酸化ルテニウム−TH
F−懸濁液40g、およびTHF900gを50−70
℃、250barにて水素を用いて4時間水素添加し
た。触媒を12時間沈積させ、実施例6に記載したよう
に上述の溶液を1400g上昇管上に取り出し、触媒を
遠心分離機により流出除去し(この際、完全な分離は行
えなかった)、単離した触媒を上述の使用量のポリグリ
シジルエーテルおよびTHFと共に反応器に戻し入れ
た。新たな水素添加は少量の水素を取り入れた後、停止
した。
00g、ルテニウム含有量1gの酸化ルテニウム−TH
F−懸濁液40g、およびTHF900gを50−70
℃、250barにて水素を用いて4時間水素添加し
た。触媒を12時間沈積させ、実施例6に記載したよう
に上述の溶液を1400g上昇管上に取り出し、触媒を
遠心分離機により流出除去し(この際、完全な分離は行
えなかった)、単離した触媒を上述の使用量のポリグリ
シジルエーテルおよびTHFと共に反応器に戻し入れ
た。新たな水素添加は少量の水素を取り入れた後、停止
した。
【0035】触媒は水素添加後に失活した。
【0036】実施例8(連続的操作) 実施例1に記載の特徴を有するビスグリシジルエーテル
とテトラヒドロフランとを、反応出発物質に対して0.
1重量%のルテニウムの存在下に、重量比1:0.96
となるように、実施例1に記載の酸化ルテニウム水化物
懸濁液の形状で使用し、反応出発物質に対して0.5重
量%の水により50−70℃、水素圧250bar、平
均滞留時間10時間で連続的に水素添加した。反応生成
物を触媒から分離し、揮発成分を蒸留除去した。得られ
た生成物は無色であった(芳香族基含有率6.7−9.
4%、エポキシド当量値179−187)。分離した触
媒に反応出発物質に対し得0.03重量%の新しいルテ
ニウム(酸化ルテニウム水化物重合体の形状)を添加
し、反応の出発化合物中に戻し給送した。
とテトラヒドロフランとを、反応出発物質に対して0.
1重量%のルテニウムの存在下に、重量比1:0.96
となるように、実施例1に記載の酸化ルテニウム水化物
懸濁液の形状で使用し、反応出発物質に対して0.5重
量%の水により50−70℃、水素圧250bar、平
均滞留時間10時間で連続的に水素添加した。反応生成
物を触媒から分離し、揮発成分を蒸留除去した。得られ
た生成物は無色であった(芳香族基含有率6.7−9.
4%、エポキシド当量値179−187)。分離した触
媒に反応出発物質に対し得0.03重量%の新しいルテ
ニウム(酸化ルテニウム水化物重合体の形状)を添加
し、反応の出発化合物中に戻し給送した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨッヘム、ヘンケルマン ドイツ、68165、マンハイム、バサーマン シュトラーセ、25
Claims (1)
- 【請求項1】 少なくとも1個の芳香族基および1個の
エポキシ基を有する有機分子の芳香族基をルテニウム含
有触媒の存在下に水素を使用し、選択的水素添加を行う
方法であって、反応出発物質に対して0.2−10重量
%の水の存在下に水素添加を行うことを特徴とする方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4414089.4 | 1994-04-22 | ||
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