KR101821799B1 - Method of preparing for selective di-styrenated phenol using zirconium oxide solid acid catalyst manufactured by being impregnated zirconium hydroxide in sulfuric acid aqueous solution - Google Patents

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안호근
윤현준
조장호
이경민
김수빈
권용철
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순천대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a selective preparation method of di-styrenated phenol represented by chemical formula 1 obtained by making a phenol compound represented by chemical formula 2 react with a styrene monomer in the presence of a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with an aqueous sulfuric acid solution. In chemical formulas 1 and 2, R_1 and R_2 are each independently selected from hydrogen, a C_1-C_20 alkyl group, a C_1-C_20 alkoxyl group, a C_3-C_30 cycloalkyl group, and a C_6-C_30 aryl group. The selective preparation method according to the present invention can minimize the amount of an unreacted residual material and can dramatically increase selectivity of di-styrenated phenol by exhibiting a high reactivity in the presence of the zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with the aqueous sulfuric acid solution.

Description

수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매를 이용한 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법{METHOD OF PREPARING FOR SELECTIVE DI-STYRENATED PHENOL USING ZIRCONIUM OXIDE SOLID ACID CATALYST MANUFACTURED BY BEING IMPREGNATED ZIRCONIUM HYDROXIDE IN SULFURIC ACID AQUEOUS SOLUTION} FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for selectively producing a di-styrene-substituted phenol using a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with an aqueous solution of sulfuric acid. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zirconium oxide solid- ACID AQUEOUS SOLUTION}

본 발명은 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매를 이용하여 스티렌네이티드 페놀을 제조시 선택적으로 디-스티렌네이티드 페놀을 높은 수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a process for selectively producing di-styrene nitrile phenol, and more particularly, to a process for selectively producing di-styrene nitrile phenol using a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with an aqueous solution of sulfuric acid, To a process for producing nated phenol in high yield.

플라스틱은 우수한 화학적, 물리적 성질로 인해 산업용뿐만 아니라 일상생활에도 널리 사용되고 있다. 이러한 플라스틱은 그 자체로 사용되는 경우는 거의 없으며, 그 적용 용도에 따라 원료물질에 소량의 첨가제를 추가 투입하여 그 특성을 보완하게 되는데, 그 대표적인 일예로는 원료물질의 산화안정성을 높이기 위한 산화방지제를 들 수 있다. 산화방지제는 플라스틱 내에 열, 산소, 빛 등의 산화반응에 의해 생성된 라디칼과 반응하여 플라스틱을 안정화시키는 역할을 한다. 산화방지제는 자신이 가지고 있는 수소를 방출하여 라디칼을 안정화 시키고 그 자신이 라디칼로 변하게 되는데 공명효과 또는 전자의 재배열을 통하여 안정한 형태로 잔류하게 된다. Plastics are widely used not only for industrial purposes but also for everyday life due to their excellent chemical and physical properties. Such a plastic is rarely used as such, and a small amount of an additive is added to the raw material in accordance with the intended use to supplement its characteristics. Typical examples thereof include an antioxidant to increase the oxidation stability of the raw material . The antioxidant functions to stabilize the plastic by reacting with radicals generated by the oxidation reaction of heat, oxygen, light and the like in the plastic. The antioxidant releases its own hydrogen to stabilize the radical, which itself becomes a radical, which remains in a stable form through a resonance effect or electron rearrangement.

산화방지제의 대표적인 물질로는 아민계 산화방지제, 페놀계 산화방지제를 들 수 있고, 특히 페놀계 산화방지제는 열안정성이 우수하고 아민계 산화방지제와는 달리 비오염성 산화방지제로서 널리 사용되고 있다. Typical examples of the antioxidant include amine-based antioxidants and phenol-based antioxidants. Particularly, phenol-based antioxidants have excellent thermal stability and are widely used as non-staining antioxidants, unlike amine-based antioxidants.

일반적인 페놀계 산화방지제는 스티렌네이티드 페놀(styrenated phenol, SPs)을 예로 들 수 있으며, 페놀과 스티렌의 알킬화 반응에 의하여 페놀의 수소에 스티렌이 치환된 형태이다. 일반적으로 스티렌을 페놀 대비 2당량 사용할 경우, 모노-스티렌네이티드 페놀(mono-styrenated phenol, MSP), 스티렌이 두 개 결합된 디-스티렌네이티드 페놀(di-styrenated phenol, DSP), 및 스티렌이 세 개 결합된 트리-스티렌네이티드 페놀(tri-styrenated phenol, TSP) 화합물이 MSP : DSP : TSP = 10~15 : 30~45 : 35~45 중량비로 생성되며, 제조 중에 미반응된 잔류 페놀과 스티렌이 과량 잔존한다는 문제점을 가진다.Typical examples of phenolic antioxidants are styrenated phenols (SPs), in which the phenol and styrene are alkylated to replace the phenol hydrogen with styrene. In general, when styrene is used in an amount of 2 equivalents to phenol, mono-styrenated phenol (MSP), di-styrenated phenol (DSP) in which two styrenes are bonded, and styrene Tri-styrenated phenol (TSP) compound is produced in a weight ratio of MSP: DSP: TSP = 10: 15: 30 to 45: 35: 45, and the unreacted residual phenol There is a problem that an excessive amount of styrene remains.

이는 대한민국 등록특허 제10-1111248호에서는 스티렌네이티드 페놀은 균일계 촉매인 액체 산촉매를 이용하여 합성되어진다. 황산, 질산, 인산 등의 액체 산촉매는 고온과 강산의 격렬한 반응 조건, 낮은 선택도, 수분에 대한 민감성, 다량의 염 부산물이 생성되고, 스티렌네이티드 페놀 제품에 잔류하여 변색을 유발할 수 있으며, 원료 물질 및 촉매의 종류나 사용량에 따른 재현성이 낮다는 문제점을 가진다. 또한, 촉매의 재사용이 불가능하고 제품과 촉매의 분리가 용이하지 않아 불순물로 작용할 수 있기 때문에 새로운 불균일 촉매의 탐색이 요구된다.In Korean Patent No. 10-1111248, styrene-naphthyl phenol is synthesized using a liquid acid catalyst as a homogeneous catalyst. Liquid acid catalysts such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and the like can produce stainned phenol products and cause discoloration due to the violent reaction conditions of high temperature and strong acid, low selectivity, sensitivity to moisture, There is a problem that the reproducibility is low depending on the kind of the substance and the amount of catalyst used. Further, since the catalyst can not be reused and separation of the product from the catalyst is not easy, it can act as an impurity, and therefore a search for a new heterogeneous catalyst is required.

또한, 종래의 스티렌네이티드 페놀 제조 시 이 중 어느 하나만을 고선택적으로 제조하기에는 어려움이 있었으며, 촉매와 생성물을 분리하기 위해서 추가적으로 복잡한 분리 공정을 수행해야만 하는 단점이 있다. 그 중 디-스티렌네이티드 페놀은 산화방지제로 적용할 수 있을 뿐만 아니라 계면활성제의 소수성 역할을 할 수 있어 계면활성제로써의 적용 가능한 장점을 가져 계면활성제로서의 안정성이 낮은 모노-스티렌네이티드 페놀과 트리-스티렌네이티드 페놀의 생성은 최소한의 함량을 가지며, 디-스티렌네이티드 선택도를 높일 수 있는 방안이 필요하다.Further, it has been difficult to selectively produce any one of the conventional styrenated phenols, and further complicated separation processes must be performed to separate the catalyst and the product. Among them, di-styrenated phenol can be applied not only as an antioxidant but also as a surfactant because it can act as a hydrophobic part of a surfactant. Thus, mono-styrenated phenol having low stability as a surfactant and tri - Production of styrenated phenol has a minimum content, and a method for increasing the degree of di-styrenated selectivity is needed.

대한민국 등록특허 제10-1111248호Korean Patent No. 10-1111248

본 발명은 상술된 종래 제조방법의 문제점을 해결하기 위하여, 열안전성 및 변색안정성이 우수하고, 디-스티렌네이티드 페놀을 고선택적으로 제조할 수 있는 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention provides a method for selectively producing di-styrenated phenol which is excellent in thermal stability and discoloration stability and capable of selectively producing di-styrenated phenol in order to solve the problems of the conventional production method described above .

또한 본 발명은 간단하고 경제적인 제조방법으로, 미반응된 잔류 물질을 최소화하며, 모노-스티렌네이티드 페놀과 트리-스티렌네이티드 페놀의 함량이 낮고 디-스티렌네이티드 페놀의 선택도를 높이는 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention also provides a simple and economical production process which minimizes the unreacted residual materials, reduces the content of mono-styrenated phenol and tri-styrenated phenol and improves the selectivity of the di- - < / RTI > a process for the selective preparation of styrene-substituted phenols.

본 발명은 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매 하에서, 하기 화학식 2로 표시되는 페놀 화합물과 스티렌 단량체를 반응시킨 것인 하기 화학식 1로 표시되는 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법일 수 있다.The present invention relates to a process for the selective preparation of di-styrenated phenol represented by the following formula (1) wherein a phenol compound represented by the following formula (2) is reacted with a styrene monomer under a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with an aqueous solution of sulfuric acid Lt; / RTI >

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016084409208-pat00001
Figure 112016084409208-pat00001

[화학식 2](2)

Figure 112016084409208-pat00002
Figure 112016084409208-pat00002

(상기 화학식 1 내지 2에서,(In the above Formulas 1 to 2,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 알콕시기, C3-C30의 시클로알킬기 및 C6-C30의 아릴기에서 선택된다.)R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 30 cycloalkyl group, and a C 6 -C 30 aryl group.

상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 단사정계와 정방정계가 혼합된 결정구조를 가지는 것일 수 있다.The zirconium oxide solid acid catalyst may have a crystal structure in which a monoclinic system and a tetragonal system are mixed.

상기 결정구조는 X선 회절(XRD) 분석에 의하여 측정 시 정방정계 : 단사정계의 피크 강도비가 40 : 60 내지 70 : 30으로 혼합되어 있는 것일 수 있다.The crystal structure may be a mixture of a tetragonal system and a monoclinic system having a peak intensity ratio of 40:60 to 70:30 when measured by X-ray diffraction (XRD) analysis.

상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 수산화지르코늄 입자와 황산수용액 총 중량에 대하여 황산이온을 3 내지 6중량% 포함하여 제조된 것일 수 있다.The zirconium oxide solid acid catalyst may be one containing 3 to 6% by weight of sulfate ions based on the total weight of the zirconium hydroxide particles and the aqueous sulfuric acid solution.

상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 수산화지르코늄 입자에 황산이온이 첨착된 것일 수 있다.The zirconium oxide solid acid catalyst may be one in which sulfuric acid ions are attached to zirconium hydroxide particles.

상기 수산화지르코늄 입자는 평균입경 10 내지 50㎛인 것일 수 있다.The zirconium hydroxide particles may have an average particle diameter of 10 to 50 mu m.

상기 스티렌 단량체는 페놀 화합물 1 몰을 기준으로 1 내지 3 몰 포함할 수 있다.The styrene monomer may contain 1 to 3 mol based on 1 mol of the phenol compound.

상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 혼합물을 기준으로 3 내지 6중량% 포함할 수 있다.The zirconium oxide solid acid catalyst may contain 3 to 6 wt% based on the mixture of the phenolic compound and the styrene monomer.

상기 페놀화합물과 스티렌 단량체의 반응은 반응온도 50 내지 170 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.The reaction of the phenolic compound and the styrene monomer may be carried out at a reaction temperature of 50 to 170 ° C.

상기 페놀화합물과 스티렌 단량체의 혼합물은 아르곤, 질소, 헬륨 또는 네온의 불활성 기체 공급하에서 반응하는 것일 수 있다.The mixture of the phenolic compound and the styrene monomer may be reacted under an inert gas supply of argon, nitrogen, helium or neon.

본 발명에 따른 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법은 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매 하에서 높은 반응성을 나타냄으로써 미반응된 잔류물질의 양을 최소화할 수 있으며, 디-스티렌네이티드 페놀의 선택성을 획기적으로 높일 수 있다. The process for the selective preparation of di-styrene-substituted phenol according to the present invention shows a high reactivity under a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with an aqueous solution of sulfuric acid, thereby minimizing the amount of unreacted residual materials. The selectivity of the styrene-substituted phenol can be remarkably increased.

또한, 본 발명에 따른 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법은 단순한 공정으로 수행이 가능하여, 산업성을 높여 보다 낮은 비용으로 대량 생산이 가능하다.In addition, the process for selectively producing di-styrene-substituted phenol according to the present invention can be carried out by a simple process, thereby increasing the industrial efficiency and enabling mass production at a lower cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매들의 결정구조를 나타낸 XRD결과이다. (A1) ZrO2(Tetragonal, from ICSD), (A2) ZrO2(Monoclinic, from ICSD), (B) Pure ZrO2, (C) 15-SO4 2-/ZrO2, (D) 10-SO4 2-/ZrO2, (E) 7-SO4 2-/ZrO2, (F) 5-SO4 2-/ZrO2, (G) 3-SO4 2-/ZrO2, (H) 5-SO4 2-/ZrO2(dried), (I) Pure Zr(OH)4 이다.
도 2는 본 발명의 실시예 황산수용액의 황산이온 농도에 따른 페놀화합물과 스티렌 단량체의 전화율과 스티렌네이티드 페놀의 선택도에 관한 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예 촉매 함량에 따른 페놀화합물과 스티렌 단량체의 전화율과 스티렌네이티드 페놀의 선택도에 관한 결과이다.
도 4는 본 발명의 실시예 반응온도 함량에 따른 페놀화합물과 스티렌 단량체의 전화율과 스티렌네이티드 페놀의 선택도에 관한 결과이다.
1 is an XRD result showing a crystal structure of a catalyst according to an embodiment of the present invention. (A1) ZrO 2 (Tetragonal, from ICSD), (A2) ZrO 2 (Monoclinic, from ICSD), (B) Pure ZrO 2, (C) 15-SO 4 2- / ZrO 2, (D) 10-SO 4 2- / ZrO 2, (E ) 7-SO 4 2- / ZrO 2, (F) 5-SO 4 2- / ZrO 2, (G) 3-SO 4 2- / ZrO 2, (H) 5 -SO 4 2- / ZrO 2 (dried), (I) Pure Zr (OH) 4 .
FIG. 2 shows the results of the conversion of phenolic compounds and styrene monomers and the selectivity of styrene-based phenols according to the sulfate ion concentration in an aqueous sulfuric acid solution of the present invention.
FIG. 3 shows results of conversion of phenol compounds and styrene monomers and selectivity of styrene-based phenols according to the catalyst content of the examples of the present invention.
4 shows the results of the conversion of the phenolic compound and the styrene monomer and the selectivity of the styrene-based phenol according to the reaction temperature contents of the examples of the present invention.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매를 이용한 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.Hereinafter, a method for selectively producing di-styrene-based phenol using zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide according to the present invention with an aqueous sulfuric acid solution will be described in more detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

본 명세서에서 “N-SO4 2-/ZrO2”(상기 N은 1 내지 20에서 선택되는 정수이며, 단위는 중량%이다.)은 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산 촉매를 표기한 것으로, 상기 수산화지르코늄이 함침되는 황산수용액의 황산이온 농도를 의미하며, 상기 농도는 수산화지르코늄 입자에 대하여 황산이온의 함량을 계산한 것이다. In the present specification, "N-SO 4 2- / ZrO 2 " (wherein N is an integer selected from 1 to 20, and the unit is wt%) is a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide in an aqueous sulfuric acid solution Means the sulfate ion concentration of the aqueous sulfuric acid solution impregnated with the zirconium hydroxide, and the concentration is calculated by calculating the sulfate ion content of the zirconium hydroxide particles.

본 발명은 스티렌네이티드 페놀을 제조 시 구체적인 예로, 페놀과 스티렌 단량체를 반응하여 하기 반응식 1과 같이 모노(mono-), 디(di-) 및 트리(tri-) 스티렌네이티드 페놀을 동시에 생성하여 제조될 수 있다. 그러나 종래의 스티렌네이티드 페놀 제조 시 이 중 어느 하나만을 고선택적으로 제조하기에는 어려움이 있었으며, 촉매와 생성물을 분리하기 위해서 추가적으로 복잡한 분리 공정을 수행해야만 하는 단점이 있다.The present invention relates to a method for producing styrene-substituted phenol, which comprises reacting phenol with a styrene monomer to simultaneously produce mono-, di-, and tri- styrenated phenols as shown in Reaction Scheme 1 . However, it has been difficult to selectively produce any one of the conventional styrenated phenols, and further complicated separation processes must be performed to separate the catalyst and the product.

또한, 종래의 변색 및 불순물 또는 미반응된 잔류물질을 포함하는 스티렌네이티드 페놀은 산화방지제로만 사용될 수 있으나, 본 발명은 미반응된 잔류물질의 양을 최소화하면서도 간단한 공정으로 본 발명의 상기 산화방지제뿐만 아니라 계면활성제의 소수성 역할을 하여 계면활성제로써 적용이 가능한 디-스티렌네이티드 페놀을 고선택적으로 제조할 수 있는 새로운 제조방법을 제공하고자 본 발명을 고안하였다.In addition, styrene-substituted phenols containing conventional discoloration and impurities or unreacted residual materials may be used only as antioxidants, but the present invention is directed to a process wherein the oxidation of the present invention with a simple process while minimizing the amount of unreacted residual material The present invention has been devised to provide a novel method for selectively producing di-styrenated phenol which can be applied as a surfactant, as well as an agent for inhibiting the hydrophobicity of a surfactant.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112016084409208-pat00003
Figure 112016084409208-pat00003

본 발명을 구체적으로 설명하면,The present invention will be described in detail,

본 발명은 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매 하에서, 하기 화학식 2로 표시되는 페놀 화합물과 스티렌 단량체를 반응시킨 것인 하기 화학식 1로 표시되는 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법일 수 있다.The present invention relates to a process for the selective preparation of di-styrenated phenol represented by the following formula (1) wherein a phenol compound represented by the following formula (2) is reacted with a styrene monomer under a zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide with an aqueous solution of sulfuric acid Lt; / RTI >

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016084409208-pat00004
Figure 112016084409208-pat00004

[화학식 2](2)

Figure 112016084409208-pat00005
Figure 112016084409208-pat00005

(상기 화학식 1 내지 2에서,(In the above Formulas 1 to 2,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 알콕시기, C3-C30의 시클로알킬기 및 C6-C30의 아릴기에서 선택된다.)R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 30 cycloalkyl group, and a C 6 -C 30 aryl group.

본 발명에 기재된 “알킬”, “알콕시” 및 그 외 “알킬”부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다. 본 발명에 기재된 단독으로 또는 또 다른 기의 일부분으로서 기재된 “시클로알킬”은 3개 이상의 탄소 원자의 완전히 포화 및 부분적으로 불포화된 탄화수소 고리를 의미하며, 아릴 또는 헤테로아릴이 융합되어 있는 경우도 포함한다.Substituents comprising " alkyl ", " alkoxy " and other " alkyl " moieties described in the present invention include both straight chain and branched forms. &Quot; Cycloalkyl ", alone or as part of another group described in the present invention, refers to a fully saturated and partially unsaturated hydrocarbon ring of three or more carbon atoms, including where the aryl or heteroaryl is fused .

또한, 본 발명에 기재된 “아릴”은 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로, 각 고리에 적절하게는 4 내지 7개, 바람직하게는 5 또는 6개의 고리원자를 포함하는 단일 또는 융합고리계를 포함하며, 다수개의 아릴이 단일결합으로 연결되어 있는 형태까지 포함한다. 이의 구체적인 예로 페닐, 나프틸, 비페닐, 터페닐, 안트릴, 인데닐(indenyl), 플루오레닐, 페난트릴, 트라이페닐레닐, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. The term " aryl " as used in the present invention means an organic radical derived from an aromatic hydrocarbon by one hydrogen elimination, in which each ring is optionally substituted by a single or a plurality of ring atoms, preferably containing from 4 to 7, preferably 5 or 6, A fused ring system, and a form in which a plurality of aryls are connected by a single bond. Specific examples thereof include phenyl, naphthyl, biphenyl, terphenyl, anthryl, indenyl, fluorenyl, phenanthryl, triphenylenyl, pyrenyl, perylenyl, But is not limited thereto.

구체적인 예를 들어 바람직하게는 상기 화학식 1 내지 2에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, s-펜틸, n-헥실, i-헥실, s-헥실, 페닐, 나프틸 및 비페닐 등에서 선택될 수 있다.For example, R 1 and R 2 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, Butyl, n-pentyl, i-pentyl, s-pentyl, n-hexyl, i-hexyl, s-hexyl, phenyl, naphthyl and biphenyl.

보다 바람직하게는 화학식 2의 페놀 화합물은 페놀, m-크레졸, p-크레졸, o-크레졸, 2,5-크실레놀, 3,5-크실레놀, 3,4-크실레놀, 2,3-크실레놀, o-에틸페놀, m-에틸페놀, p-에틸페놀, o-n-프로필페놀, m-n-프로필페놀, p-n-프로필페놀, o-i-프로필페놀, m-i-프로필페놀, p-i-프로필페놀, o-n-부틸페놀, m-n-부틸페놀, p-n-부틸페놀, o-i-부틸페놀, m-i-부틸페놀, p-i-부틸페놀, o-s-부틸페놀, m-s-부틸페놀, p-s-부틸페놀, o-t-부틸페놀, m-t-부틸페놀, p-t-부틸페놀, o-메톡시페놀, m-메톡시페놀, p-메톡시페놀, o-에톡시페놀, m-에톡시페놀, p-에톡시페놀, o-프로폭시페놀, m-프로폭시페놀, p-프로폭시페놀, o-부톡시페놀, m-부톡시페놀, p-부톡시페놀 등에서 선택되는 어느 하나 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.More preferably the phenolic compound of formula (2) is selected from the group consisting of phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, 3,4- Ethylphenol, p-ethylphenol, on-propylphenol, mn-propylphenol, pn-propylphenol, o-propylphenol, butylphenol, m-butylphenol, pn-butylphenol, o-butylphenol, mi-butylphenol, , m-butylphenol, pt-butylphenol, o-methoxyphenol, m-methoxyphenol, p-methoxyphenol, o-ethoxyphenol, m-ethoxyphenol, Butoxyphenol, p-phenoxyphenol, m-propoxyphenol, p-propoxyphenol, o-butoxyphenol, m-butoxyphenol, p-butoxyphenol and the like.

본 발명에서 제안하는 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매를 사용하여 페놀 화합물 및 스티렌 단량체를 반응 시 페놀 화합물 및 스티렌 단량체가 반응 참여하지 못한 미반응물질이 적어 디-스티렌네이티드 페놀(DSP)의 수율 및 순도를 극대화하는 효과를 얻을 수 있고, 중합 부생성물로서 모노-스티렌네이티드 페놀(MSP) 및 트리-스티렌네이티드 페놀(TSP)의 생성을 최대한 억제할 수 있다. 따라서 본 발명은 중합 부생성물의 생성을 억제할 목적으로 사용되고 있는 중합정지제를 전혀 사용하지 않으므로 착색으로 인한 정제과정을 수행하지 않아 공정단순화 효과를 기대할 수 있어 바람직하다.The zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating the zirconium hydroxide with sulfuric acid aqueous solution as proposed in the present invention can be used for the phenolic compound and the styrene monomer to react with the phenolic compound and the styrene monomer, It is possible to obtain an effect of maximizing the yield and purity of phenol (DSP), and to suppress the production of mono-styrene-naphthol phenol (MSP) and tri-styrene-naphthol phenol (TSP) as polymerized by-products as much as possible. Therefore, the present invention does not use a polymerization terminator that is used for the purpose of inhibiting the production of the polymerization by-product, and therefore, the purification process due to coloring is not performed, and thus, the process simplification effect can be expected.

또한, 상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 고체 산촉매 라는 점에 특징이 있다. 종래에 스티렌네이티드 페놀을 제조할 때 액체 산촉매를 사용함에 의해 장시간의 반응시간이 요구되던 것과는 달리 반응시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한, 액체 산촉매는 폐산 및 폐수가 발생 할 수 밖에 없었으나, 고체 산촉매를 사용함으로써 폐산 및 폐수를 배출하지 않으며 간단한 여과 과정을 통해 촉매 회수가 가능하다.Further, the zirconium oxide solid acid catalyst is characterized by being a solid acid catalyst. Conventionally, the use of a liquid acid catalyst in the production of styrenated phenols can significantly shorten the reaction time, unlike the case where a long reaction time is required. In addition, the liquid acid catalyst was forced to generate waste acid and wastewater. However, by using the solid acid catalyst, it is possible to recover the catalyst through a simple filtration process without discharging waste acid and wastewater.

본 발명의 산화지르코늄 고체 산 촉매(SO4 2-/ZrO2)는 상기 수산화지르코늄(Zr(OH)4)입자를 황산수용액에 함침하여 수산화지르코늄 입자에 황산이온이 첨착되어 제조될 수 있다.The zirconium oxide solid acid catalyst (SO 4 2- / ZrO 2 ) of the present invention can be produced by impregnating zirconium hydroxide (Zr (OH) 4 ) particles with an aqueous solution of sulfuric acid and impregnating sulfate ions to zirconium hydroxide particles.

본 발명의 상기 수산화지르코늄 입자는 촉매 기능을 지닌 활성물질을 분산시켜서 안정하게 담아 유지하는 담체의 역할을 할 수 있다. 상기 담체는 활성이 없지만, 열적 안정성이 낮은 활성물질만으로 촉매를 제조하게 되면 반응 중에 소결되어 활성물질의 표면적이 크게 줄어들 수 있다. 이에 따라 상기 활성물질을 열적 안정성이 우수한 담체에 담지 시키면, 담체가 안정하기 때문에 소결로 인한 촉매의 활성저하가 억제될 수 있다. 또한, 상기 담체는 촉매의 기계적 안정성도 높일 수 있어 촉매를 적절한 형태로 만드는 데도 편리하게 사용될 수 있다.The zirconium hydroxide particles of the present invention may serve as a carrier for dispersing and retaining an active material having a catalytic function in a stable manner. Although the carrier is not active, when the catalyst is prepared using only the active material having low thermal stability, the surface area of the active material can be greatly reduced by sintering during the reaction. Accordingly, if the active material is supported on a carrier having excellent thermal stability, the carrier can be stabilized, and the catalyst deactivation due to sintering can be suppressed. In addition, the carrier may increase the mechanical stability of the catalyst, so that the catalyst can be conveniently used to form a suitable catalyst.

따라서 수산화지르코늄 입자는 담체로서 활성물질과 상호작용이 매우 강하여 황산이온이 첨착된 수산화지르코늄 고체 산촉매는 100% 황산보다 훨씬 산성이 강한 높은 활성을 가지는 촉매로 사용할 수 있고, 기계적으로 안정성이 높고, 물리화학적으로 안정하며, 공해를 유발하지 않으면서도 취급이 용이한 장점을 가질 수 있다.Therefore, the zirconium hydroxide zirconium hydroxide particles are very strong in interaction with the active material as the support, so that the zirconium hydroxide solid acid catalyst in which the sulfate ion is impregnated can be used as a catalyst having a higher activity than that of 100% sulfuric acid and having high activity, Chemically stable, and easy to handle without causing pollution.

본 발명의 상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 수산화지르코늄 입자와 황산수용액 총 중량에 대하여 황산이온을 3 내지 6중량% 포함하여 제조된 것일 수 있다. 상기 범위 내의 황산이온을 포함하는 황산수용액으로 수산화지르코늄을 함침하였을 때 단사정계와 정방정계의 혼합 결정구조를 가질 수 있으며, 이에 산 촉매로서의 활성도가 높고, 넓은 비표면적을 가질 수 있으며, 디-스티렌네이티드 페놀의 선택도를 향상시킬 수 있어 바람직하다.The zirconium oxide solid acid catalyst of the present invention may be prepared by adding 3 to 6% by weight of sulfate ions to the total weight of the zirconium hydroxide particles and the aqueous sulfuric acid solution. When zirconium hydroxide is impregnated with an aqueous sulfuric acid solution containing sulfuric acid ions within the above range, it may have a mixed crystal structure of a monoclinic system and a tetragonal system, and may have a high activity as an acid catalyst and a wide specific surface area. The selectivity of the nated phenol can be improved.

본 발명의 상기 촉매표면의 황산이온(SO4 2-)의 존재여부를 확인하기 위하여 구체적인 예를 들면, Fourier transform infrared Spectroscopy(FT-IR, NicoletTM isTM 10, Thermo Scientific) 분석을 수행하였으며. FT-IR 스펙트럼의 1075㎝- 1와 1202㎝-1에서 O-S-O결합에 의한 비대칭진동 흡수피크가 나타난 것으로 보아 촉매표면에 SO4 2-이온이 존재함을 알 수 있었다. 상기 황산이온(SO4 2-)의 첨착으로 인한 담체의 변화는 XRD(X-ray Diffraction, X’pert3, MRD, PANalytical Netherlands)로 확인하였다.Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR, NicoletTM isTM 10, Thermo Scientific) analysis was performed to confirm the presence of sulfate ions (SO 4 2- ) on the catalyst surface of the present invention. FT-IR spectrum of 1075㎝ - as in the first and 1202㎝ -1 indicated the asymmetric vibration absorption peaks due to the coupling bore OSO was found that SO 4 2- ions are present on the catalyst surface. The change of the carrier due to the adhesion of the sulfate ion (SO 4 2- ) was confirmed by X-ray diffraction (X-ray diffraction, X'pert 3 , MRD, PANalytical Netherlands).

본 발명의 일 양태에 따라 산화지르코늄 고체 산촉매의 제조방법은 수산화지르코늄 입자를 담체로 사용하여 활성물질 용액인 황산수용액에 함침시켜 촉매를 제조할 수 있다. 구체적으로 설명하면 수산화지르코늄 입자를 황산수용액에 함침하여 1 내지 6시간 동안 교반할 수 있다. 상기 시간 내에서 교반 시 황산이온을 균일하게 첨착시킬 수 있고, 첨착량 조절이 용이하여 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, a zirconium oxide solid acid catalyst can be prepared by impregnating zirconium hydroxide particles into a sulfuric acid aqueous solution, which is a solution of an active material, as a carrier. Specifically, zirconium hydroxide particles may be impregnated with an aqueous sulfuric acid solution and stirred for 1 to 6 hours. It is preferable that sulfuric acid ions can be uniformly adhered during agitation within the above-mentioned period of time and the amount of impregnation can be easily controlled.

상기 황산이온이 첨착된 수산화지르코늄을 여과하여 100 내지 150℃에서 약 10 내지 20시간 동안 건조한 후, 500 내지 700℃의 전기로에서 1 내지 6시간 동안 소성하여 황산이온이 첨착된 산화지르코늄 고체 산촉매를 제조할 수 있다. The zirconium hydroxide impregnated with the sulfate ion is filtered and dried at 100 to 150 ° C. for about 10 to 20 hours and then calcined in an electric furnace at 500 to 700 ° C. for 1 to 6 hours to prepare a zirconium oxide solid acid catalyst impregnated with sulfate ions can do.

상기 건조 시 황산이온의 이동에 영향을 주기 때문에, 건조 온도는 100 내지 150℃가 바람직하며 이는 서서히 물을 증발시켜 황산이온이 고르게 퍼지게 하기 위함이며, 수산화지르코늄 입자 안에 황산이온이 충분히 첨착 될 수 있어 바람직하다.The drying temperature is preferably from 100 to 150 ° C. because it affects the movement of the sulfate ions during the drying, so that the water is gradually evaporated to uniformly disperse the sulfate ions, and the sulfate ions can be sufficiently adhered to the zirconium hydroxide particles desirable.

또한, 상기 수산화지르코늄은 산염기성이 뚜렷하지 않지만, 황산으로 표면을 처리한 후 소성시키면 아주 강한 산성을 나타낼 수 있다. 상기 수산화지르코늄은 고체 상태로써 형태가 고정되어 있어 종래에 액체 산 촉매를 사용하였을 때 반응생성물 분리 및 취급이 어렵고, 반응용기 부식 및 반응 종료 후 촉매 폐기에 따른 공해문제 등의 문제점을 해결할 수 있다.The zirconium hydroxide does not have a pronounced acid basicity, but it can show a very strong acidity after being treated with sulfuric acid and then calcined. Since the zirconium hydroxide is in a solid state and its shape is fixed, it is difficult to separate and handle the reaction product when the liquid acid catalyst is used in the past, and it is possible to solve problems such as corrosion of the reaction vessel and disposal of the catalyst after the reaction is terminated.

또한, 상기 소성에 의하여 수산화지르코늄이 산화지르코늄으로 구조가 변화하면서 결정구조가 형성되어 본 발명의 상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 단사정계(monoclinic)와 정방정계(tetragonal)가 혼합된 결정구조를 가질 수 있다.The zirconium oxide solid oxide catalyst of the present invention may have a crystal structure in which monoclinic and tetragonal zirconium are mixed with each other to form a crystal structure while changing the structure of zirconium hydroxide to zirconium oxide by the above firing .

상기 결정구조는 X선 회절(XRD) 분석에 의하여 측정 시 정방정계 : 단사정계의 피크 강도비가 40 : 60 내지 70 : 30으로 혼합되어 있는 것일 수 있다. 상기 범위 내로 혼합될 경우 산화지르코늄 고체 산촉매의 반응조건이 온화한 조건인 황산수용액의 황산이온 농도가 낮은 조건에서 수행이 가능하고, 적은 촉매량으로도 디-스티렌네이티드 페놀의 선택도를 더욱 높일 수 있어 바람직하다.The crystal structure may be a mixture of a tetragonal system and a monoclinic system having a peak intensity ratio of 40:60 to 70:30 when measured by X-ray diffraction (XRD) analysis. When the amount of the zirconium oxide solid acid catalyst is within the above range, the reaction can be carried out under a condition that the sulfuric acid ion concentration of the sulfuric acid aqueous solution is low, which is a mild condition, and the selectivity of the di- desirable.

본 발명의 수산화지르코늄을 사용하여 산화지르코늄 고체 산촉매를 제조하지 않고 종래의 산화지르코늄 입자를 담체로 사용하여 황산수용액에 함침하여 산화지르코늄 고체 산촉매를 제조 시 산화지르코늄 결정구조가 소성 후에도 변화하지 않기 때문에 혼합된 결정구조를 가지지 않는다. 상기 산화지르코늄 입자의 결정구조는 온도에 따라 상이하며, 1170℃미만에서는 단사정계(monoclinic), 1170 내지 2370℃에서는 정방정계(tetragonal), 2370℃이상에서는 입방정계(cubic)로 나뉜다.Since the zirconium oxide solid acid catalyst of the present invention is not used to prepare a zirconium oxide solid acid catalyst and the conventional zirconium oxide particles are used as a carrier and impregnated with an aqueous sulfuric acid solution to produce a zirconium oxide solid acid catalyst, Lt; / RTI > The crystal structure of the zirconium oxide particles varies depending on the temperature, and is monoclinic at less than 1170 ° C, tetragonal at 1170 to 2370 ° C, and cubic at 2370 ° C or higher.

상기 수산화지르코늄 입자는 평균입경 10 내지 50 ㎛인 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 수산화지르코늄 입자의 비표면적은 10 내지 100 ㎡/g 바람직하게는 30 내지 70 ㎡/g 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The zirconium hydroxide particles may have an average particle size of 10 to 50 占 퐉, but the present invention is not limited thereto. The specific surface area of the zirconium hydroxide particles may be 10 to 100 m 2 / g, preferably 30 to 70 m 2 / g, but is not limited thereto.

상기 수산화지르코늄 입자가 상기 범위 내의 입자 크기와 비표면적을 가질 경우 황산이온의 첨착량이 높아지고, 표면적이 넓어 촉매 활성물질로서의 작용능력을 극대화될 수 있다.When the zirconium hydroxide particles have a particle size and a specific surface area within the above range, the impregnation amount of the sulfate ion is increased, and the surface area is enlarged, thereby maximizing the operation capability as a catalytic active material.

본 발명의 일 양태에 따라 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법은 페놀 화합물과 스티렌 단량체를 혼합하여 황산이온이 첨착된 산화지르코늄 고체 산 촉매 하에서 알킬화 반응을 수행하여 디-스티렌네이티드 페놀을 고선택적으로 제조하는 것이다.According to one aspect of the present invention, there is provided a process for selectively producing di-styrene-substituted phenol, comprising the steps of: mixing a phenolic compound and a styrene monomer; performing an alkylation reaction under a zirconium oxide solid acid catalyst impregnated with a sulfate ion; And then selectively producing it.

본 발명의 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 알킬화에 대한 반응 메커니즘은 하기 반응식 2와 같다.The reaction mechanism for the alkylation of the phenolic compound of the present invention with the styrene monomer is shown in the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112016084409208-pat00006
Figure 112016084409208-pat00006

구체적으로 설명하면, 수산화지르코늄에 황산수용액을 함침한 후 소성을 통하여 수산화지르코늄이 산화지르코늄으로 변화면서 반응식 2의 모습과 같이 산화지르코늄 고체 산 촉매 표면에 황산이온이 첨착된다. 상기 황산이온은 산화지르코늄의 전자를 강하게 끌어들여 Zr의 전자밀도가 낮아지게 된다. 전자밀도가 낮아진 Zr은 전자쌍을 받을 수 있는 강한 루이스 산점이 생성되어진다. 상기 고체 산 촉매의 루이스 산점에 페놀 화합물과 스티렌 단량체가 배위결합하고 브뢴스테드 산점의 H+가 전자가 풍부한 스티렌의 이중결합을 공격함으로써 스티렌네이티드 페놀(SPs)을 생성할 수 있다.Specifically, the zirconium hydroxide is converted into zirconium oxide through firing after impregnating zirconium hydroxide with an aqueous solution of sulfuric acid, and sulfate ions are impregnated on the surface of the zirconium oxide solid acid catalyst as shown in the reaction formula (2). The sulfate ion strongly attracts the electrons of the zirconium oxide to lower the electron density of Zr. Zr with a lower electron density produces a strong Lewis acid point capable of receiving electron pairs. The phenolic compound and the styrene monomer are coordinated to the Lewis acid sites of the solid acid catalyst, and styrene-substituted phenols (SPs) can be produced by attacking the double bond of styrene which is rich in electrons in the H + of the Bststed acid.

본 발명의 일 양태에 따라 상기 스티렌 단량체는 페놀 화합물 1 몰을 기준으로 1 내지 3 몰 포함할 수 있다. 바람직하게는 페놀 화합물 1몰에 대하여 스티렌 단량체를 2몰 비율로 사용하는 것이 디-스티렌네이티드 페놀의 선택성을 높일 수 있어 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the styrene monomer may contain 1 to 3 moles based on 1 mole of the phenol compound. Preferably, the use of the styrene monomer in a molar ratio of 2 mol per 1 mol of the phenol compound is preferable because it can increase the selectivity of the di-styrenated phenol.

본 발명의 상기 디-스티렌네이티드 페놀은 모노-스티렌네이티드 페놀과 트리-스티렌네이티드 페놀의 사이에 해당하는 분자량과 점도를 가지고 있고, 모노-스티렌네이티드 페놀과 트리-스티렌네이티드 페놀의 경우 계면활성제로서의 안정성이 떨어져 최소한의 함량을 가져야하며, 이로 인해 본 발명은 고선택적으로 제조된 디-스티렌네이티드 페놀은 산화방지제로 적용할 수 있을 뿐만 아니라 계면활성제의 소수성 역할을 할 수 있어 계면활성제로써의 적용 가능한 장점을 가지고 있다.The di-styrenated phenol of the present invention has a molecular weight and viscosity corresponding to that between the mono-styrenated phenol and the tri-styrenated phenol, and the mono-styrenated phenol and the tri-styrenated phenol The present invention can be applied not only as an antioxidant but also as a hydrophobic component of a surfactant. Therefore, the present invention can provide an antioxidant, It has the advantage of being applicable as an activator.

본 발명의 상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 혼합물을 기준으로 1 내지 20중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 3 내지 7중량%일 수 있다. 상기 범위로 사용될 경우 우수한 반응성 뿐 아니라 반응 시간을 단축시킬 수 있어 바람직하다.The zirconium oxide solid acid catalyst of the present invention may contain 1 to 20 wt% based on the mixture of the phenolic compound and the styrene monomer. Preferably 3 to 7% by weight. When it is used in the above-mentioned range, the reaction time can be shortened as well as excellent reactivity.

본 발명의 일 양태에 따른 디-스티렌네이티드 페놀의 반응 조건을 구체적으로 설명하면, 상기 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 반응은 반응온도 50 내지 170 ℃, 바람직하게는 60 내지 120℃, 보다 바람직하게는 70 내지 100℃에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The reaction conditions of the di-styrenated phenol according to an embodiment of the present invention will be specifically described. The reaction between the phenol compound and the styrene monomer is carried out at a reaction temperature of 50 to 170 ° C, preferably 60 to 120 ° C, But it is not limited thereto.

상기 반응은 1 내지 6시간동안 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The reaction may be conducted for 1 to 6 hours, but is not limited thereto.

상기 제조방법으로 제조된 스티렌네이티드 페놀의 생성물은 따로 용매 및 추가공정 없이 바로 촉매필터 등으로 여과하여 얻을 수 있다.The product of the styrene-naphthyl phenol prepared by the above production method can be obtained by separately filtering it with a catalyst filter or the like without a solvent and an additional process.

상기 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조 반응 조건은 불활성 조건 하에서 반응하는 것이 바람직하며, 구체적으로 예를 들면, 상기 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 혼합물은 아르곤, 질소, 헬륨 또는 네온의 불활성 기체 공급하에서 반응하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 불활성 기체의 공급하에서 반응할 경우, 미반응된 잔류물질 및 반응 부산물을 최소화하기 위한 측면에서 바람직하다.Specifically, for example, the mixture of the phenolic compound and the styrene monomer may be reacted under an inert gas of argon, nitrogen, helium, or neon, , But is not limited thereto. When the reaction is carried out under the supply of the inert gas, it is preferable in terms of minimizing unreacted residual materials and reaction by-products.

본 발명의 스티렌네이티드 페놀의 제조방법에 의하면 산화지르코늄 고체 산촉매를 사용하여 최종 생성물 중 디-스티렌네이티드 페놀의 비율을 50 내지 70몰%로 생성시킬 수 있으며, 미 반응물질을 최소화 할 수 있다.According to the process for producing styrene-substituted phenol of the present invention, the ratio of di-styrenated phenol in the final product can be 50 to 70 mol% using zirconium oxide solid acid catalyst, and unreacted materials can be minimized .

본 발명에 따른 고선택적으로 제조된 디-스티렌네이티드 페놀 함량이 높은 스티렌네이티드 페놀은 합성고무 및 수지 등의 제품의 고품질 산화방지제로 적용될 수 있을 뿐 아니라 전자재료용 계면활성제의 원료 등에 사용 가능하다.The styrene-substituted phenol having a high content of di-styrene-substituted phenol prepared by the present invention can be applied not only to high-quality antioxidants such as synthetic rubbers and resins but also to raw materials for surfactants for electronic materials Do.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매를 이용한 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, a method for selectively producing di-styrene-based phenol using zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating zirconium hydroxide according to the present invention with an aqueous sulfuric acid solution will be described in more detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.In addition, the unit of the additives not specifically described in the specification may be% by weight.

[물성평가방법][Property evaluation method]

각각의 조성비를 확인하기 위해 Gas Chromatography(GC, HP-6890, Hewlett-Packard) 분석을 수행 하였고, 스티렌 단량체와 페놀 화합물의 알킬화 반응에서 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 전화율과 MSP, DSP 및 TSP의 선택도를 하기 식 1 및 식 2와 같이 계산하였다.Gas Chromatography (GC, HP-6890, Hewlett-Packard) analysis was performed to confirm the composition ratios. The conversion rates of phenolic compounds and styrene monomers, MSP, DSP, and TSP in the alkylation reaction of styrene monomer and phenol compound Were calculated according to the following equations (1) and (2).

- GC 분석 조건- GC analysis conditions

GC ; HP-6890 (Hewlett-Packard)GC; HP-6890 (Hewlett-Packard)

Sampling ; 5 ㎕ (30중량% toluene solution)Sampling; 5 [mu] l (30 wt% toluene solution)

Carrier gas ; He, 1㎖ min-1Carrier gas; He, 1 ml min -1

Column ; Capillary column HP-5Column; Capillary column HP-5

Oven tem. ; 100℃→10℃/min↑→130℃→18℃/min↑→300℃ (15min Hold)Oven tem. ; 100 ℃ → 10 ℃ / min ↑ → 130 ℃ → 18 ℃ / min ↑ → 300 ℃ (15min Hold)

Injection tem. ; 300℃Injection tem. ; 300 ° C

Detector tem. ; 300℃(FID)Detector tem. ; 300 ° C (FID)

Split ratio ; 1/50Split ratio; 1/50

[식 1][Formula 1]

Figure 112016084409208-pat00007
Figure 112016084409208-pat00007

[식 2][Formula 2]

Figure 112016084409208-pat00008
Figure 112016084409208-pat00008

[제조예 1] 수산화지르코늄을 사용한 촉매제조[Preparation Example 1] Preparation of catalyst using zirconium hydroxide

황산수용액(1M-H2SO4) 10.8 ml에 Zr(OH)4(평균입경:40㎛)20g을 3시간동안 교반함으로서 첨착시켰다. 고체상태의 촉매를 얻기 위해 여과 시킨 후 110℃로 12시간 건조시킨 다음, 2시간 동안 600℃에서 소성시켜 황산이온이 첨착된 산화지르코늄 고체 산촉매(5-SO4 2-/ZrO2)를 제조하였다.Aqueous solution of sulfuric acid (1M-H 2 SO 4) 10.8 ml for Zr (OH) 4 (average particle size: 40㎛) 20g was then impregnated by stirring for 3 hours. After filtration to obtain a solid catalyst, it was dried at 110 ° C for 12 hours and then calcined at 600 ° C for 2 hours to prepare a zirconium oxide solid acid catalyst (5-SO 4 2- / ZrO 2 ) impregnated with sulfate ions .

[제조예 2] 산화지르코늄을 사용한 촉매제조[Preparation Example 2] Preparation of catalyst using zirconium oxide

황산수용액(1M-H2SO4) 10.8 ml에 ZrO2(평균입경:50㎛)20g을 3시간동안 교반함으로서 첨착시켰다. 고체상태의 촉매를 얻기 위해 여과 시킨 후 110℃로 12시간 건조시킨 다음, 2시간 동안 600℃에서 소성시켜 황산이온이 첨착된 산화지르코늄 고체 산촉매(5-SO4 2-/pureZrO2)를 제조하였다.20 g of ZrO 2 (average particle size: 50 탆) was added to 10.8 ml of an aqueous sulfuric acid solution (1M-H 2 SO 4 ) by stirring for 3 hours. After filtration to obtain a solid catalyst, it was dried at 110 ° C for 12 hours and then calcined at 600 ° C for 2 hours to prepare a zirconium oxide solid acid catalyst (5-SO 4 2- / pureZrO 2 ) impregnated with sulfate ions .

[실시예 1][Example 1]

100cc Schlenk tube에 질소로 치환을 한 후, 반응온도는 온도조절기와 열전대 (Al/Cr)를 이용하여 100℃로 조정하였다. 페놀 10g(0.106mol) 과 스티렌 22.0887g(0.212mol), 5-SO4 2-/ZrO2 촉매를 페놀과 스티렌 혼합물을 기준으로 5중량% 투입하고 6시간 동안 교반하였다. 교반 후, 촉매를 필터하여 생성물을 수득하였다.After replacing the 100cc Schlenk tube with nitrogen, the reaction temperature was adjusted to 100 ° C using a thermostat and a thermocouple (Al / Cr). 10.0 g (0.106 mol) of phenol, 22.0887 g (0.212 mol) of styrene and 5-SO 4 2- / ZrO 2 catalyst were added in an amount of 5 wt% based on the mixture of phenol and styrene and stirred for 6 hours. After stirring, the catalyst was filtered to give the product.

[실시예 2] [Example 2]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매 제조 시 황산수용액의 황산이온 농도를 1 중량%인 것을 사용한 것(1-SO4 2-/ZrO2)을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.(1-SO 4 2- / ZrO 2 ) was used in the preparation of the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst in Example 1 except that the sulfuric acid ion concentration in the sulfuric acid aqueous solution was 1% by weight To obtain di-styrenated phenol.

[실시예 3] [Example 3]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매 제조 시 황산수용액의 황산이온 농도를 3 중량%인 것을 사용한 것(3-SO4 2-/ZrO2)을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the sulfuric acid ion concentration of the sulfuric acid ion concentration in the sulfuric acid ion concentration of 3 wt% was used (3-SO 4 2- / ZrO 2 ) in the production of the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst in Example 1 To obtain di-styrenated phenol.

[실시예 4] [Example 4]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매 제조 시 황산수용액의 황산이온 농도를 7 중량%인 것을 사용한 것(7-SO4 2-/ZrO2)을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.(7-SO 4 2- / ZrO 2 ) in which the sulfuric acid ion concentration of the sulfuric acid ion concentration in the aqueous sulfuric acid solution was 7% by weight in the preparation of the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst in Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 To obtain di-styrenated phenol.

[실시예 5] [Example 5]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매 제조 시 황산수용액의 황산이온 농도를 15 중량%인 것을 사용한 것(15-SO4 2-/ZrO2)을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.(15-SO 4 2- / ZrO 2 ) was used in the preparation of the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst in Example 1 except that the sulfuric acid ion concentration in the aqueous sulfuric acid solution was 15% by weight To obtain di-styrenated phenol.

[실시예 6] [Example 6]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매를 페놀과 스티렌 혼합물을 기준으로 1중량% 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst was added in an amount of 1 wt% based on the mixture of phenol and styrene in Example 1.

[실시예 7] [Example 7]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매를 페놀과 스티렌 혼합물을 기준으로 3중량% 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst was added in an amount of 3 wt% based on the mixture of phenol and styrene in Example 1.

[실시예 8] [Example 8]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매를 페놀과 스티렌 혼합물을 기준으로 7중량% 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that the SO 4 2- / ZrO 2 catalyst was added in an amount of 7 wt% based on the mixture of phenol and styrene in Example 1.

[실시예 9] [Example 9]

실시예 7에서 디-스티렌네이티드 페놀의 제조시 온도를 60℃로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to 60 DEG C in the production of di-styrenated phenol in Example 7.

[실시예 10] [Example 10]

실시예 7에서 디-스티렌네이티드 페놀의 제조시 온도를 80℃로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.In Example 7, di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the di-styrenated phenol was adjusted to 80 ° C.

[실시예11] [Example 11]

실시예 7에서 디-스티렌네이티드 페놀의 제조시 온도를 120℃로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the di-styrenated phenol was adjusted to 120 ° C in Example 7.

[실시예 12] [Example 12]

실시예 7에서 디-스티렌네이티드 페놀의 제조시 온도를 170℃로 조정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to 170 DEG C in the production of di-styrenated phenol in Example 7.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매를 대신하여 제조예 2에서 제조된 촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.In Example 1, SO 4 2- / ZrO 2 The procedure of Example 1 was repeated except that the catalyst prepared in Preparation Example 2 was used in place of the catalyst to obtain di-styrenated phenol.

[비교예 2] [Comparative Example 2]

비교예 1에서 SO4 2-/ZrO2 촉매 제조 시 황산수용액의 황산이온 농도를 15 중량%인 것을 사용한 것(15-SO4 2-/pureZrO2)을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.In Comparative Example 1, SO 4 2- / ZrO 2 Di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that 15% by weight of sulfuric acid ion concentration in the aqueous solution of sulfuric acid was used in the preparation of the catalyst (15-SO 4 2- / pureZrO 2 ).

[비교예 3] [Comparative Example 3]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 고체 산촉매를 대신하여 인산촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that a phosphoric acid catalyst was used in place of the SO 4 2- / ZrO 2 solid acid catalyst in Example 1.

[비교예 4][Comparative Example 4]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 고체 산촉매를 대신하여 황산촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1 except that a sulfuric acid catalyst was used in place of the SO 4 2- / ZrO 2 solid acid catalyst in Example 1.

[비교예 5][Comparative Example 5]

실시예 1에서 SO4 2-/ZrO2 고체 산촉매를 대신하여 질산촉매를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 디-스티렌네이트 페놀을 수득하였다.A di-styrenated phenol was obtained in the same manner as in Example 1, except that a nitric acid catalyst was used instead of the SO 4 2- / ZrO 2 solid acid catalyst in Example 1.

전화율(%)Conversion Rate (%) 선택도(%)Selectivity (%) 페놀phenol 스티렌Styrene MSPMSP DSPDSP TSPTSP 실시예 1Example 1 99.9999.99 99.9999.99 20.220.2 58.758.7 21.221.2 실시예 2Example 2 44.3044.30 59.7059.70 88.188.1 10.910.9 1.01.0 실시예 3Example 3 99.8099.80 99.9999.99 24.524.5 48.848.8 26.726.7 실시예 4Example 4 99.8099.80 99.9999.99 30.230.2 52.552.5 17.317.3 실시예 5Example 5 99.9999.99 99.9999.99 25.125.1 53.553.5 21.421.4 실시예 6Example 6 99.9899.98 99.9999.99 30.130.1 53.453.4 16.516.5 실시예 7Example 7 99.9999.99 99.9899.98 12.912.9 61.461.4 25.725.7 실시예 8Example 8 99.9999.99 99.9999.99 13.713.7 52.752.7 33.633.6 실시예 9Example 9 63.2063.20 89.2089.20 54.654.6 33.833.8 11.611.6 실시예 10Example 10 99.9999.99 99.9999.99 18.318.3 63.563.5 18.118.1 실시예 11Example 11 99.9999.99 99.9999.99 15.815.8 60.460.4 23.723.7 실시예 12Example 12 99.9999.99 99.9999.99 12.012.0 64.464.4 13.613.6 비교예 1Comparative Example 1 43.5043.50 84.6084.60 66.466.4 29.629.6 4.04.0 비교예 2Comparative Example 2 99.9999.99 99.8699.86 23.623.6 52.152.1 24.224.2 비교예 3Comparative Example 3 97.3197.31 98.3298.32 76.876.8 17.217.2 6.06.0 비교예 4Comparative Example 4 98.0898.08 99.6999.69 75.375.3 21.521.5 3.23.2 비교예 5Comparative Example 5 96.9896.98 98.2798.27 70.770.7 20.320.3 9.09.0

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 실시예 1 내지 12의 디-스티렌네이티드 페놀의 선택도가 높은 것을 확인하였다.As shown in Table 1, it was confirmed that the selectivity of the di-styrenated phenols of Examples 1 to 12 was high.

도 2에 도시된 바와 같이 실시예 1 내지 5에서 황산수용액의 황산이온 농도가 증가함에 따라 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 전화율이 모두 거의 100%에 근접함을 나타내었다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 실시예 1 및 실시예 6 내지 8에서 촉매 함량이 증가함에 따라 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 전화율이 모두 거의 100%에 근접함을 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이 실시예 1 및 실시예 9 및 실시예 12에서 반응온도가 증가함에 따라 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 전화율이 모두 거의 100%에 근접함을 나타내었다. As shown in FIG. 2, in Examples 1 to 5, the conversion ratio of the phenol compound to the styrene monomer was almost close to 100% as the sulfuric acid ion concentration of the aqueous sulfuric acid solution was increased. Further, as shown in FIG. 3, the conversion rates of the phenol compound and the styrene monomer were almost close to 100% in Example 1 and Examples 6 to 8 as the catalyst content was increased. As shown in FIG. 4, in Example 1, Example 9, and Example 12, the conversion ratio of the phenol compound and the styrene monomer both approaches nearly 100% as the reaction temperature increases.

상기 실시예 1 내지 4에서 황산수용액의 황산이온 농도에 따라 모노-스티렌네이티드 페놀(MSP), 디-스티렌네이티드 페놀(DSP) 및 트리-스티렌네이티드 페놀(TSP)의 선택도를 확인하였을 때, 디-스티렌네이티드 선택도가 모두 높은 것을 확인하였다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 산화지르코늄 고체 산촉매는 구체적으로 3-SO4 2-/ZrO2 촉매는 결정구조가 정방정계 : 단사정계 혼합비율이 40:60으로, 5-SO4 2-/ZrO2 촉매는 정방정계와 단사정계가 44:56으로 혼합되어 있었다. 이에 따라 황산수용액 농도가 3 내지 6 중량%일 때 산화지르코늄 고체 산촉매는 단사정계와 정방정계의 혼합 결정구조를 가져 촉매의 활성도가 높아 디-스티렌네이티드 페놀(DSP)의 선택도가 더욱 높은 것을 확인하였다.(MSP), di-styrenated phenol (DSP), and tri-styrenedione phenol (TSP) were determined according to the sulfate ion concentration of the aqueous sulfuric acid solution in Examples 1 to 4 , It was confirmed that the degree of di-styreneide selectivity was high. As shown in FIG. 1, the zirconium oxide solid acid catalyst of the present invention is a 3-SO 4 2- / ZrO 2 catalyst having a tetragonal system and a monoclinic system with a crystal structure of 40:60, 5-SO 4 2 - / ZrO 2 catalyst was mixed with tetragonal system and monoclinic system at 44:56. Accordingly, when the concentration of the aqueous sulfuric acid solution is 3 to 6 wt%, the zirconium oxide solid acid catalyst has a mixed crystal structure of a monoclinic system and a tetragonal system so that the activity of the catalyst is high and the selectivity of the di-styrenated phenol (DSP) Respectively.

상기 실시예 1 및 실시예 6 내지 8에서 촉매 함량에 따라 모노-스티렌네이티드 페놀(MSP), 디-스티렌네이티드 페놀(DSP) 및 트리-스티렌네이티드 페놀(TSP)의 선택도를 확인하였을 때, 디-스티렌네이티드 선택도가 모두 높은 것을 확인하였다. (MSP), di-styrenated phenol (DSP) and tri-styrenedione phenol (TSP) were confirmed according to the catalyst content in Example 1 and Examples 6 to 8 , It was confirmed that the degree of di-styreneide selectivity was high.

상기 실시예 1 및 실시예 9 및 실시예 12에서 반응온도에 따라 모노-스티렌네이티드 페놀(MSP), 디-스티렌네이티드 페놀(DSP) 및 트리-스티렌네이티드 페놀(TSP)의 선택도를 확인하였을 때, 디-스티렌네이티드 페놀의 선택도가 모두 높은 것을 확인하였다. 또한, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 반응온도가 70 내지 100 ℃일 때 스티렌네이티드 페놀의 색상이 우수하여 계면활성제로서의 적용이 가능하여 더욱 바람직하다.(MSP), di-styrenated phenol (DSP) and tri-styrenedione phenol (TSP) were determined according to the reaction temperatures in Examples 1, 9 and 12 When confirmed, it was confirmed that the degree of selectivity of di-styrenated phenol was high. Further, as shown in FIG. 4, when the reaction temperature is 70 to 100 ° C., styrene-phenol is excellent in hue and is more preferable because it can be applied as a surfactant.

상기 비교예 1 내지 2와 실시예를 비교하였을 때 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 전화율이 낮아 잔류물질이 많고, 황산수용액 농도가 강할수록 디-스티렌네이티드 선택도가 높아짐으로 본 발명의 실시예가 산성이 낮은 온화한 조건에서 반응이 가능하고 디-스티렌네이티드 선택도 또한 높은 것을 확인할 수 있었다.When the Comparative Examples 1 to 2 and the Examples were compared, the conversion rate of the phenol compound and the styrene monomer was low, and the degree of di-styreneide selectivity was increased as the concentration of the sulfuric acid aqueous solution was increased. It was confirmed that the reaction was possible under low mild conditions and the selectivity of di-styrene was also high.

또한, 비교예 3 내지 4와 실시예를 비교하였을 때, 고체 산촉매가 아닌 액체 산촉매인 황산, 인산 및 질산을 사용하여 제조 시 디-스티렌네이티드 페놀의 선택도가 낮고, 전화율이 떨어지는 것을 확인하였다. 또한, 액체 산촉매를 사용하여 반응을 진행한 후 폐산, 폐수 및 부산물을 제거하기 위하여 추가공정을 진행하여 번거로움이 발생하였다.In addition, when Comparative Examples 3 to 4 and Examples were compared, it was confirmed that the selectivity of di-styrenated phenol was low and the conversion rate was lowered in the production using sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid which are liquid acid catalysts other than the solid acid catalyst . Further, after the reaction was carried out using a liquid acid catalyst, further processing was carried out in order to remove the waste acid, wastewater and byproducts, which was troublesome.

본 발명의 스티렌네이티드 페놀(SPs)은 비이온성 계면활성제로서 LCD 패널의 컬러 필터와 박막트랜지스터(TFT)용 현상액의 중요 원료로 사용될 수 있다. 이때, 현상액은 TFT-LCD의 제조 공정 중 유리 또는 플라스틱 표면에 패턴을 형성하기 위한 감광제를 현상하는데 사용하는 제품으로 일반적으로 증류수와 수산화물과 계면활성제의 배합으로 이루진다. 이때, 계면활성제의 경우 잔류페놀이 없어야 하며, 디-스티렌네이티드 페놀의 함량이 높아야 적용 가능하다.The styrene-based phenol (SPs) of the present invention can be used as an important raw material for a color filter of a LCD panel and a developer for a thin film transistor (TFT) as a nonionic surfactant. At this time, the developer is used to develop a photosensitizer for forming a pattern on a glass or plastic surface in the manufacturing process of a TFT-LCD, and is generally formed by mixing distilled water, a hydroxide and a surfactant. In this case, the surfactant should be free of residual phenol, and the higher the content of di-styrenedephenol is, the more applicable it is.

이에 따라 본 발명의 디-스티렌네이티드 페놀의 고선택성 제조방법으로 디-스티렌네이티드 페놀의 선택성을 높여 디-스티렌네이티드 페놀이 계면활성제의 소수성 역할을 할 수 있어 안정적인 계면활성제에 적용 될 수 있다.Accordingly, the highly selective preparation method of the di-styrenated phenol of the present invention can increase the selectivity of the di-styrenated phenol, and the di-styrenated phenol can play a hydrophobic role of the surfactant and can be applied to a stable surfactant have.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 제조된 산화지르코늄 고체 산촉매를 이용한 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, a method for selectively producing di-styrene-substituted phenol using zirconium oxide solid acid catalyst prepared by impregnating aqueous solution of zirconium hydroxide with sulfuric acid through the specified matters and the limited embodiments has been described. It is to be understood that the invention is not limited to the above-described embodiment, and that various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (10)

수산화지르코늄을 황산수용액에 함침하여 황산이온이 첨착된 수산화지르코늄을 100 내지 150℃에서 10 내지 20시간 동안 건조하는단계;;
건조 후, 500 내지 700℃에서 1 내지 6시간 동안 소성하여 제조된 단사정계와 정방정계가 혼합된 결정구조를 가지는 산화지르코늄 고체 산촉매를 제조하는 단계; 및
상기 산화지르코늄 고체 산촉매 존재하에서, 하기 화학식 2로 표시되는 페놀 화합물과 스티렌 단량체를 반응시킨 것인 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 수산화지르코늄 입자와 황산수용액 총 중량에 대하여 황산이온을 3 내지 6중량% 포함하여 제조된 것인 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112017110589488-pat00009

[화학식 2]
Figure 112017110589488-pat00010

(상기 화학식 1 내지 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 알콕시기, C3-C30의 시클로알킬기 및 C6-C30의 아릴기에서 선택된다.)
Impregnating the zirconium hydroxide with an aqueous sulfuric acid solution and drying the zirconium hydroxide impregnated with the sulfate ion at 100 to 150 ° C for 10 to 20 hours;
Preparing a zirconium oxide solid acid catalyst having a crystal structure in which a monoclinic system and a tetragonal system are mixed by calcining at 500 to 700 ° C for 1 to 6 hours; And
Preparing a compound represented by the following formula (1), which is obtained by reacting a phenol compound represented by the following formula (2) with a styrene monomer in the presence of the zirconium oxide solid acid catalyst,
Wherein the zirconium oxide solid acid catalyst is prepared by adding zirconium hydroxide particles and sulfuric acid ions in an amount of 3 to 6 wt% based on the total weight of the aqueous sulfuric acid solution.
[Chemical Formula 1]
Figure 112017110589488-pat00009

(2)
Figure 112017110589488-pat00010

(In the above Formulas 1 to 2,
R 1 and R 2 are each independently selected from hydrogen, a C 1 -C 20 alkyl group, a C 1 -C 20 alkoxy group, a C 3 -C 30 cycloalkyl group, and a C 6 -C 30 aryl group.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 결정구조는 X선 회절(XRD) 분석에 의하여 측정 시 정방정계 : 단사정계의 피크 강도비가 40 : 60 내지 70 : 30으로 혼합되어 있는 것인 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the crystal structure is a mixture of tetragonal system and monoclinic system having a peak intensity ratio of 40:60 to 70:30 at the time of measurement by X-ray diffraction (XRD) analysis.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 수산화지르코늄 입자에 황산이온이 첨착된 것인 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the zirconium oxide solid acid catalyst is a zirconium hydroxide particle to which sulfuric acid ions are impregnated.
제 1항에 있어서,
상기 수산화지르코늄 입자는 평균입경 10 내지 50㎛인 것인 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the zirconium hydroxide particles have an average particle diameter of 10 to 50 占 퐉.
제 1항에 있어서,
상기 스티렌 단량체는 페놀 화합물 1 몰을 기준으로 1 내지 3 몰 포함하는 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the styrene monomer comprises 1 to 3 moles based on 1 mole of the phenol compound.
제 1항에 있어서,
상기 산화지르코늄 고체 산촉매는 페놀 화합물과 스티렌 단량체의 혼합물을 기준으로 1 내지 20중량% 포함하는 디-스티렌네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the zirconium oxide solid acid catalyst comprises 1 to 20% by weight, based on the mixture of the phenolic compound and the styrene monomer, of di-styrene nitrile phenol.
제 1항에 있어서,
상기 페놀화합물과 스티렌 단량체의 반응은 반응온도 50 내지 170 ℃에서 수행되는 것인 디-스티레네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction of the phenolic compound with the styrene monomer is carried out at a reaction temperature of 50 to 170 占 폚.
제 1항에 있어서,
상기 페놀화합물과 스티렌 단량체의 혼합물은 아르곤, 질소, 헬륨 또는 네온의 불활성 기체 공급하에서 반응하는 것인 디-스티레네이티드 페놀의 선택적 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixture of the phenolic compound and the styrene monomer is reacted under an inert gas supply of argon, nitrogen, helium or neon.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Journal of Catalysis, 1994, vol 149, pp. 52-60. 2017.09.14
손종락, 담지된 티타늄족 황산염 촉매의 특성과 산촉매 활성, 과학기술부 주관 목적기초연구사업 최종보고서, 2003.5.
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