JPS63122636A - アルキル基置換芳香族炭化水素の製造方法 - Google Patents

アルキル基置換芳香族炭化水素の製造方法

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JPS63122636A JP61268049A JP26804986A JPS63122636A JP S63122636 A JPS63122636 A JP S63122636A JP 61268049 A JP61268049 A JP 61268049A JP 26804986 A JP26804986 A JP 26804986A JP S63122636 A JPS63122636 A JP S63122636A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 1里0遠玉匁夏 本発明はアルキルキ置換芳香族炭化水素の製造方法に関
し、さらに詳しくは、芳香族炭化水素とオレフィンなど
のアルキル化剤とを特定の触媒の存在下に反応させてア
ルキル早置換芳香族炭化水素を製)毒するための方法に
関づる。
発明の技術的背日ならびにその問題点 アル:1−ル置換基を有する芳香族化合物は、たとえば
ポリマー原#1として、あるいは染料、医桑、農桑など
の中間体として、また液晶用ポリマーの原料としてなど
の種々の用途に広く用いられている。このようなアルキ
ル置換1Jを右づる芳香族化合物は、芳香hE化合物と
、オレフィン、アルコールなどのアルキル化剤とを、ア
ルミナ、シリカ−アルミナ、塩化アルミニ1クムなどの
触媒を用いて反応させることによって製造しうろことは
広く知られている。
ところがビフェニル、ナフタレンなどのある種の芳香族
化合物と、オレフィンなどのアルキル化剤とをシリカ−
アルミナ、塩化アルミニウムなどの従来周知の触媒を用
いて反応さけてアルキル見置換芳香り’A化合物を製造
しJ:うとづると、芳香hX化合物の転化率が低かった
り、あるいは芳香族化合物の特定位置に特定数のアルキ
ル置換基を導入づることは困難であることが多い。
たとえば綜合系ポリマー原お1などとして有用なビフェ
ノール類の製造時に用いられるジアルキルビフェニルを
、ビフェニルとオレフィンなどのアルキル化剤とを1反
応させて得ようとすると、ビフェニルからジアルキルビ
フェニル待にp、p’−ジアルキルビフェニルを収率よ
り製造することが必要であるが、ビフェニルからジアル
キルビフェニル!Iξfにp、p−ジアルキルビフェニ
ルを収率よく製造しうるような触媒は知られていない。
ところで特公昭42−3298f″3公報には、ゼオラ
イl−X、t’オライドY、モルデナイトなどのアルミ
ノシリケート触媒を用いて、芳香族化合物あるいは非極
性置換基を有する芳香/lχ化合物と、オレフィン類、
アルキルハライド、アルコールなどのアルキル化剤とを
315℃以下のQrUで反応さUることを特徴とする芳
香に化合物のアルキル化法が開示されている。この公報
によれば、アルキル化される芳香族化合物としては、実
施例ではベンビン、ナフタレンが用いられてJ3す、こ
のような芳香族化合物をアルキル化する際に用いるアル
ミノシリケ−ト触媒としては、希土類金属によってイオ
ン交換されたビオライ1〜Xなどが特に高い活性を承り
ことが教示されている。ところがビフェニルとオレフィ
ンなどのアルキル化剤とを特公昭42−3298号公報
に開示されたシリカアルミナ、希土類金属によってイオ
ン交換されたビオライトX1ゼオライトY、あるいは水
素ハッピオライトXを触媒として用いて反応81!た場
合には、ビフェニルの転化率も低く、しからp、p−ジ
アルキルビフェニルの選択率も低いという問題点がおる
ことを本発明者らは見出した。
本発明者らは、上記のような事実に鑑みて、芳香族化合
物とオレフィンなどのアルキル化剤とを反応させてアル
キル基置換芳香族化合物を製造するに際して、芳香族化
合物の転化率を高めることができ、しかも芳香族化合物
の特定位置に特定数のアルキル置換基を導入しうるよう
な触媒を鋭意探索したところ、特定の触媒を用いればよ
いことを見出して本発明を完成するに至った。
発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解決
しようとする・bのであうで、芳香族化合物とオレフィ
ンなどのアルキル化剤とを特定の触媒の存在下に反応さ
せて、芳香族化合物の転化率を高めることができ、しか
も芳香族化合物の特定位置に特定数のアルキル基を導入
することが可能な、アルキル基置換芳香族炭化水素の製
造方法を提供Jることを目的としている。
発明の概要 本発明に係るアルキル基置換芳香族炭化水素の製造方法
は、(i>芳香族炭化水素と、(i)オレフィン、脂肪
族低級アルコールおよびアルキルハライドからなる群か
ら選択されるアルキル化剤とを、フッ素含有化合物で処
理されたモルデナイト型ゼオライト触媒の存在下に、反
応させることを特徴としている。
本発明に係るアルキル基置換芳香族炭化水素の製造方法
では、(i>芳香族炭化水素と、(ii )オレフィン
、脂肪族低級アルコールおよびアルキルハライドからな
る群から選択されるアルキル化剤とを、フッ素含有化合
物で処理されたモルデナイl−W2 Uオライド触媒の
存在下C反応させているため、芳香bχ化合物の転化率
を高めることができ、しかも芳香族化合物の特定位置に
特定数のアルキル基を導入刃ることが可能である。
l肌匹且体伯皿」 以下本発明に係るアルキル阜置換芳香hX炭化水素の製
造方法について具体的に説明刃る。
本発明で用いられる芳香族炭化水素としては、ベンビン
、1〜ルエン、エチルベンゼン、イソプロピルベンビン
等のモノアルキルベンゼン、ビフェニルおよびメチル、
エチル、イソプロピル、フ、[ニル、クロル、メトキシ
、アセチル等の置3$44を1つまたは2つ有している
ビフェニル類、ナフタレンd3 にびメチル、エチル、
−(ツブL1ピル、メ1〜キシ、〕′セヂル、ハロゲン
等のII!i換基を有しているナフタレン類、ジフェニ
ルエーテル類メチル、エチル、−(ソプロピル、ハロゲ
ン、メトキシ、アレデル等の置換基を有しているジフェ
ニルエーテル類、ジフェニルメタン、おJ:びジフェニ
ルエタン、ジフェニルプロパンおよびメチル、エチル、
プロピル、ハロゲン、アレチル等の置換基を有している
ジフェニルアルカンなどを具体的に例示できる。
これらのうら、特にビフェニルを用いることが好ましく
、ビフェニルを用いて本発明に係る反応を行なわせた場
合には、ビフェニルの転化率を高めることができるとと
もに、ビフェニルの特定位置に特定数のアルキル基が導
入された化合物であるp、p−ジアルキルビフェニルを
高収率でかつ高選択率で得ることができる。
一方本発明で上記のような芳香IJx炭化水素をアルキ
ル化するためのアルキル化剤は、オレフィン、脂肪h>
低級アルコールおよびアルキルハライドからなる群から
選択される。
アルギル化剤としてのオレフィンとしては、具体的に、
エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブチン、オク
テン、デセン、シクロペンテン、シクロヘキゼン、イソ
アミレンなどが用いられる。
また脂肪族アルコールとしては、具体的にエタノール、
プロパツール、n−ブタノール、イソブタノール、ター
シャリ−ブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキ
サノール、ドデシルアルコールなどが用いられる。さら
にまたアルキルハライドとしては、具体的に、塩化メチ
ル、ヨウ化メチル、塩化エチル、ヨウ化エチル、塩化プ
ロピル、ヨウ化プロピル、塩化ドデシル、塩化ブヂル、
塩化ベンジル、クロルトルエンなどが用いられる。
本発明では、上記のような芳香/IX炭化水木とアルギ
ル化剤との反応を行なうに際して、フッ素含有化合物で
処l!I1.されたモルデナイト型t?71ライト触媒
が用いられる。フッ素含有化合物で処yP、されるモル
デナイト型ゼオライト触媒としては、水素イオン交換七
ルデナイト型ビオライトが特に好ましく用いられるが、
場合にJ:つでは、希土類金属、遷移全屈おるいはアル
カリ土類金属などの金属イオンでイオン交換されたモル
デナイト:%’j j;オライドを触媒として用いるこ
ともできる。
上記のようなモルデナイト型ゼオライトをフッ素含有化
合物で処理するには、具体的には、以下のような方法を
採用することができる。
(a)モルデナイト型ゼオライ1〜を、5〜20屯m%
のフッ止水iM水、フッ化アンモニウム水溶液などのフ
ッ素含有化合物の溶液に、たとえば2〜10時間浸漬し
た後、空気中あるいは窒素などの不活性ガス雰囲気中で
焼成する方法。
(b)モルデナイト型ゼオライトを、CFCI  、C
F  CI  、CF  CI、CF4.CI−IFc
I  、CIIF  CI、ClIF5、CFCI2−
 CFCl2、CF2Cl CF2Cl、C「2CI−
CF3.CF3− CF3、Cl−13−CF2 CI
  、 Cl−13−CFl  「2 、  (CF2
−CF2 )2 、CF38 r 、 CF2 [3r
−CF2F3r、HF、SF4 、SF6.8F3など
のガス状のフッ素含有化合物と250〜800℃好まし
くは300へ一600℃の温度で接触させる方法。
具体的には、モルデナイト型ビオライトを反応管に充填
し、次いで反応管を所定温度に昇温した後、上記のよう
4メガス状のフッ素含有化合物を所定時間(たとえば0
.1〜10時間好ましくは0.5〜2 n、’1間)に
わたって上記反応管に供給して、モルデナイト型ビオラ
イトを上記のようなガス状フッ素含有化合物とを接触さ
せ、その後必要に応じて反応管に残存するフッ素含有化
合物を、窒素などの不活性ガスで置換するか、あるいは
減圧脱気処理Jるなとして除去づればよい。
なお、フッ素含有化合物で処理されたモルデナイト型ビ
オライトは、特開昭60−155139号公報、触l5
25. (2)、 103(1983)、あるいはJ、
CtlCm。
Soc、raraday、Trans、I 10858
1.llG1などに報?!7 Qれでいる。しかしなが
ら上記文献には、フッ素含有化合物で処理されたモルデ
ナイト型ビオライトが、芳香族炭化水素とオレフィンな
どのアルキル化剤との反応に特異的な触媒として作用し
うろことは全く示唆ずらされていない。
本発明に係るフッ素含イi化合物で処理された七ルデナ
イト型ゼオライト触媒を用いた芳香族炭化水素とアルキ
ル化剤との反応は、気相反応として行なってもJ:り、
また液相反応として行なってしよい。
本発明に係る反応を気相反応として行なう場合には、反
応圧力は常圧でおっても加圧であってもよいが、加圧下
で行なうことが望ましく、好ましくは3〜100Nff
/cafGであり、反応温度は150〜J 50 ′C
好ましくは200〜250℃である。またL HS V
は0.05〜5h−好ましくは0.1〜1.Oh−であ
り、芳香族炭化水素とアルギル化剤とのモル比は1/2
〜1/20好ましくは1/3〜1/10である。なd3
、本発明に係る反応を気相反応として行なう場合に、芳
香族炭化水素を希釈剤とともに反応系に供給してもよい
。このような希釈剤としては、n−デカン、n−ドデカ
ン、ジクロルベンビン、ニトロベンゼンなどを用いるこ
とができる。
また本発明に係る反応を液相反応として行なう場合には
、反応圧ツノは常圧であっても加圧で必ってもよいが、
加圧下で行なうことが望ましく、好ましくは3〜i 0
0 Kl/ cniGである。反応に際して、溶媒を用
いてもよく、場合によっては溶媒を用いなくともよく、
反応温度は100〜300℃、好ましくは150〜25
0’Gである。芳香h’A炭化水素とアルキル化剤との
モル比は1/2〜1/20好ましくは1/3〜1/10
である。
本発明に係る反応を、溶媒を用いた液相反応として行な
う場合には、溶媒として0−デカン、n−ドデカン、n
−トリデカン、デカリン、ジクロルベンゼン、二l〜ロ
ベンピンなどを用いることができる。
上記のように、本発明に係る芳香族炭化水素、特にビフ
ェニルとアルキル化剤との反応を、フッ素含有化合物で
処理されたモルデナイト型じオライド触媒特にフッ素含
有化合物で処理された水素イオン交換モルデナイト型ビ
オライト触媒を用いて加圧条件下で行なうと、芳香族炭
化水素は高い転化率を承りとともに、p、p−ジアルキ
ルビフェニルが高い選択率で生成する。これに対して、
モルデナイト型ビオライト以外のビオライトたとえば水
素イオン交換ゼオライl−X、水素イオン交換ゼオライ
トYあるいはシリカアルミナ、塩化アルミニウムなどの
固体酸を触媒として用いた場合には、ごフェニル類の転
化率が著しく低くなり、しか:bモノアルキルビフェニ
ルが人足に生成してしまうためp、p’−ジアルキルビ
フェニルの選択率が著しく低くなってしまう。しかもた
とえモルデナイト型ゼオライトを触媒として用いた場合
で必つても、このモルデナイト型げイライトをフッ素含
有化合物で処理しない場合には、ビフェニル類の転化率
をあまり高くすることができず、しかもp、p’−ジア
ルキルビフェニルの)X択率をあまり高くすることはで
きない。たとえばビフェニル類とプロピレンとの反応を
フッ素含有化合物で処理された水素イオン交換モルデナ
イト型ぜΔライト触媒の存イ1.下に反応iΩ度250
℃で20Kg/cniGの加圧下で)11相反応として
行なうと、ビフェニル類の転化率は57.6%でおり、
ジインプロピルビフェニルの選択率は57.7%であっ
て、このうらp、p’−ジイソプロピルビフェニルの選
択率は83.9%である。これにλ・1し、ビフェニル
類とプロピレンとの反応を水素イオン交換ゼAライトX
触媒の存在下に反応温度250℃で7 Kg/ cni
 Gの条件下で)1に相反窓として行なうと、ビフェニ
ル類の転化率は56,1%であり、生成lるジイソプロ
ピルビフェニルのうらp、p’−ジイソプロピルビフェ
ニルの)パ択率は23.5%と低い。
凡用り盈工 本発明に係るアルキル塁置換芳香族炭化水素の製造方法
では、(i)芳香族炭化水素と、(ii >オレフィン
、脂肪族低級アルコールおよびアルキルハライドからな
る群から選択されるアルキル化剤とを、フッ素含有化合
物で処理されたモルデナイト型ビオライト触媒の存在下
で反応させているため、芳香族化合物の転化率を高める
ことができ゛、しか・し芳香族化合物の特定位置に特定
数のアルキル基を導入することが可能でおる。
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
実J1烈1[触媒調′!A] 309の粉末状水素イオン交換モルデナイトをゼオライ
1〜(以下1−IMと略記する、触媒化成工業社製)を
500 rtr(lの10重量%N1−14F水溶液に
加え、50’Cで1時間攪拌した後、これを濾別し、1
00’Cで1211.’i間乾燥し、さらに600 ’
Cで3時間焼成することにより、フッ素含有化合物で処
理した水素イオン交換モルデナイト型ゼAライト触媒(
以下FHM−01と略記する)を(qた。
なお、この触媒に含まれるF含量を酸素フラスコ燃焼法
で分析したところ、0.27ff2ff3−%(乾燥時
基準)であった。また、この結晶構造はXRDにJ、り
ほぼ)−I Mの結晶(I11造が保持されていること
を認めた。
実施例2[触媒調製] 10車缶%のN84F水溶液の処理H,)間を3゜6.
9時間と変えた以外は、実施例1と同じ方法で各種のF
 I−I M y!I!媒を調製した。処理114’j
間を3時間とした場合にjqられた触媒をFHM−02
とし、また処理口、−間を6■)間、9時間どした場合
に17られた触媒をそれぞれFl−(M−03、F I
−I M −04とした。
(qられたフッ素含有但を表1に示す。
表1 実施例3[触媒調製コ 一しルデナイト型ビオライ1へを処理するフッ水含イ1
化合物として、市販のフロンガスCF3Clを用い、「
トIM触媒を以下のにうにして調装した。
りなわら、顆粒状の水素イオン交換バl七ルデナイト(
1−IM>209を内径30sφの石英反応管に充填し
、N2気流中で600℃で3時間処(i[! L/だ後
、450℃に温度を設定し、CF3Clガスを8ml/
分の流爪で通過ざ°Uた。なおこの際、稀釈剤としてN
2ガスを92y+(/分の流G1で流通した。
111!1間後CF3Clガスの導入をストップした後
、N2気流中で600″Cで2時間処理覆ることにJ、
って、水素イオン交換モルデ゛J゛イト型ビAライト触
媒(Fl−IM−11>を1qだ。
この触媒の[含有mは1.8重w%であり、結晶+VD
造は、処理前の水素イオン交換モルデナイト型ビオライ
1〜のそれに類似であった。
火塵皿A[触媒調製] モルデナイ1〜型ビオライトを処理するフッ素含有化合
物として、SFlを用い、F l−I M触媒を以下の
ようにして調製した。すなわら、内径30mφの石英反
応管に顆粒状の水素イオン交換型モルデナイト(HN3
)20gを充填し、600℃で1時間真空iJl気処理
した。室温付近でSF6を1気圧に4【るまで導入し、
550℃に加温しなから111、’i間保14シた。そ
の後、600℃で1時間真空排気を行い、S「6処理さ
れた水素イオン交換モルデナイト型LAライト触媒(「
トIM−21)を111こ。
この触媒のフッ素含有■は3.201m、%であり、結
晶構造としでは、!al−’[!前の水素イオン交換モ
ルデナイト型Uオライドのそれに類似でめったが、その
他機41のA1「3が存在することが×1又りにJ、り
認められた。
実施例5[反応例] 実施例1で調製したF )−I M −01を触媒に用
いてビフェニルのイソプロピル化反応を行った。
100rIfの回転攪拌機つきのSUS′3Aオートク
レーブにごフェニル10S!、F )−I M −01
触媒1.0≦IJ3よび溶媒としてI・リゾカン109
を入れた後、250℃でプロピレンを導入し、仝I]力
を20に’J/ciに保持し、2.511−’1間撹拌
を続【ノだ。
反応終了俊、触媒を濾別し、反応ffXの組成をガスク
ロマトグラフィーで分析し、反応成績を甜亦し1こ。
結果を表2に示す。
実施例6〜10[反応例] 実施例2,3および4で調製したF I−I M触rA
%を使用した以外は、実施例5と同様にしてビフエニル
のイソプロピル化を行った。
結果を表2に示す。
比較例1 触媒として水素イオン交換モルデプ“イトパルAライl
−(1−IM、触媒化成工業(株))をそのまま使用し
た以外は、実施例5と同様にしてビフェニルのイソプロ
ピル化反応を行った。
結果を表2に示T0 止較叢lニュ 触媒として水素イオ゛ン交換ゼオライトX(+−IY、
比較例2)を用い、および△IcI、(比較例3)反応
圧力を7 K’l / crtiとした以外は、実施例
5と同様にしてビフェニルのイソプロピル化を行なった
結果を表2に承り。
実盟V」」一 実施例2で調製したフッ素処理したト1型モルデナイト
[トIM−02を触媒に用いて、ナフタレンのイソプロ
ピル化反応を以下のJ:うにして行った。
100meの回転攪拌機つ8゛のsus′lJオートク
レーブにナフタレン10り、Fl−IM−02触媒1.
0≦1 jJ3よび溶媒としてトリデカン10gを入れ
た後、250’Cでプロピレンを導入し、全圧力を20
KJ/crAに保持し、511.’J間攪拌を続C゛)
だ。反応終了後、触媒を分離し、反応液の組成をガスク
ロマトグラフィーで分析し、反応成績をMlした。
結果を表3に示ず。
尖丘■ユニ 実施例11において、実施例1で調製したNl・I4[
:を用いてイオン交換して得られ!、: l−1型モル
デナイトのFMI−1−01を触媒に用いて、触媒mを
1.0びから0.5シにし、また潰拌速度を50 Or
t)mから70 Orpmに代えた以外は、実施例11
と同様にして行なった。
結果を表3に承り。
止較叢A・ 触媒としてフッ素処理を施ず前の水素交換型モルデナイ
トを使用した以外はずべて実施例11と同じ方法でナフ
タレンのインプロピル化反応を行った。
結果を表3に承り。
λ産声ユニ 実施例1で調製したフッ素処理ト1型モルデナイトを用
い、ジフェニルメタンのプロピレンによるアルキル化反
応を行った。
づなわら、ジフェニルメタン10V、触媒0.5’Jお
よび溶媒としてのトリデカン10gをオートクレーブに
入れ、さらに、プL!ピレンを室温で約20Kg/cr
irGになるまで圧入した。温度を250°Cに界温し
、700 rpmで攪拌して5fl、’を間反応した。
結果を表4に示づ。
比較例5 フッ素処理ト1型モルデナイトを用いる代りに、市販の
1−1型モルデナイト(東洋曹達礼”A T S Z 
−620)を触媒に用いた以外はすべて、実施例13と
同様にしてジフェニルメタンのイソプロピル化反応を行
った。
結果を表4に示す。
実71(li例14 実施例1で調製したフッ素処理)−1型モルデナイトを
用い、ジフェニルメタンのプロピレンの反応を行った。
すなわら、ジフェニルエーテル10g、触媒0.55J
おにび溶媒としてのトリデカン109をオートクレーブ
に入れ、ざらに、プロピレンを室温で約20に3/cn
iGになるまで圧入した。その1!2、温度を250℃
に臀?W L/、700 ppmで攪拌して5時間反応
した。
結果を表5に示づ。
比較例6 フツl理l−目[しルデナイトを用いる代りに、市販の
1−1型モルデナイト(東洋曹達ネ1装TSZ−620
)を触媒に用いた以外は1べて、実施例14と同様にし
てジフェニルエーテルのイソプロピル化反応を行った。
結果を表5に示づ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (i)芳香族炭化水素と、(ii)オレフィン、脂肪族
    低級アルコールおよびアルキルハライドからなる群から
    選択されるアルキル化剤とを、フッ素含有化合物で処理
    されたモルデナイト型ゼオライト触媒の存在下に、反応
    させることを特徴とするアルキル基置換芳香族炭化水素
    の製造方法。
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