JP4332084B2 - Ｎ−アルキル置換アミノフェノール類の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アミノフェノール類とアルデヒド類とを還元アルキル化反応させるＮ−アルキル置換アミノフェノール類の製造方法に関する。

Ｎ−アルキル置換アミノフェノール類は、感熱・感圧紙用染料、キサンテン系染料、蛍光染料等の中間体として工業的に極めて重要な化合物である。

芳香族アミノ化合物とアルデヒド類を有機溶媒、還元用触媒、及び水素の存在下に、還元アルキル化反応によりＮ−アルキル置換芳香族アミノ化合物を製造する方法は公知である。（特許文献１参照）

従来、有機溶媒、還元用触媒及び水素の存在下、アミノフェノール類の還元アルキル化を行なう場合、有機溶媒としてはアミノフェノール類の溶解性、反応収率等の点から脂肪族アルコールを使用する例が多い。（特許文献２、３参照）しかし、これらの脂肪族アルコール溶媒を用いて還元アルキル化した場合、副生物として芳香環が核水添された生成物や目的物であるN−アルキル置換アミノフェノール類２分子とアルデヒド類１分子が反応した縮合物、又は更に重質化したタール成分が生成し易いという問題点があった。これらの副生物は目的物であるＮ−アルキルアミノフェノール類の収率を低下させる原因となる一方、例えばＮ−アルキルアミノフェノール類を蒸留精製する際に、縮合物や重質化物等は熱分解を起こしその分解物がＮ−アルキルアミノフェノール類中に混入し、純度低下を引き起こす事から工業的に問題があった。

これらの問題点を改善する方法として、活性炭に担持された白金又はパラジウム触媒を周期律表第IB族、第IIB族、第IVB族、第VB族及び第VIB族から選ばれる金属元素の一種以上を含有する溶液で接触処理したもの、或いは鉛、テルル及び銅からなる金属群から選ばれる一種以上の金属元素及び白金を活性炭に担持させてなる還元用触媒、又は上記金属群より選ばれる一種以上の金属元素及びパラジウムを活性炭に担持させてなる還元用触媒を使用する方法がある。（特許文献４、５参照）しかしながらこれらの方法においても完全に副生物を抑制する事は困難であった。
特開昭５７−８１４４４号公報 特開平３−６３２４９号公報 特開平３−２３２８４６号公報 特開平３−１５３６４９号公報 特開平３−１５３６５０号公報

本発明は、アミノフェノール類とアルデヒド類とを還元アルキル化反応させるＮ−アルキル置換アミノフェノール類の製造方法において、芳香環の核水添反応の抑制、及びＮ−アルキル置換アミノフェノール類とアルデヒド類の縮合及び重質化反応を抑制する製造法を提供することを目的とする。

本発明者等は上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、アミノフェノール類とアルデヒド類とを還元アルキル化反応させるに際し、非プロトン性極性化合物を存在させることにより芳香環の核水添反応を抑制でき、且つN−アルキル置換アミノフェノール類とアルデヒド類との縮合反応をも抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、ｏ−アミノフェノール、ｍ−アミノフェノール、およびｐ−アミノフェノールから選らばれるアミノフェノール類と、脂肪族アルデヒドとを、還元用触媒、水素、および非プロトン性極性化合物の存在下で反応させるＮ−アルキル置換アミノフェノール類の製造方法である。

本発明によれば、副反応である芳香環の核水添反応及びＮ，Ｎ−アルキルアミノフェノール類とアルデヒド類の縮合及び重質化反応を抑制することができる。

本発明に用いられるアミノフェノール類としては、o−アミノフェノール、m−アミノフェノール、またはp−アミノフェノールが挙げられる。

本発明に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソアミルアルデヒド、シクロヘキシルアルデヒド等の脂肪族アルデヒド、フルフラール等の複素環式アルデヒド、ベンズアルデヒド、p−トルアルデヒド等の芳香族アルデヒド等が挙げられる。

本発明に用いられる還元用触媒としては、ラネーニッケル、酸化白金、銅―クロム酸化物、ニッケル、白金、パラジウム等通常の水添反応に使用される任意のものが使用できるが、その中でも白金／カーボン担持触媒、白金／アルミナ担持触媒、パラジウム／カーボン担持触媒、パラジウム／アルミナ担持触媒が好ましい。

反応に使用される還元用触媒の使用量は特に制限はされないが、アミノフェノール類に対し金属原子として０．００６〜０．６ｗｔ％、好ましくは０．０３〜０．３ｗｔ％である。０.００６ｗｔ％以上であるとアミノフェノール類とアルデヒド類、又はアミノフェノール類とケトン類との重質化反応が抑制される点で好ましく、０.６ｗｔ％以下であると芳香環への核水添反応が抑制される点で好ましい。

本発明で用いられる水素は、常圧で反応系へ供給することができるが、加圧下で供給することもできる。

水素は、通常、常圧〜０．９８ＭＰａ、好ましくは０．１９〜０．９８ＭＰａの範囲で供給するのが好ましい。

水素はアミノフェノール類に対して理論量である２倍モル以上を使用するのが、アミノフェノール類の収率の点で好ましい。

本発明で使用される非プロトン性極性化合物としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、１，３−ジメチルー２−イミダゾリジノン等が挙げられる。これらの非プロトン性極性化合物は反応溶媒としての機能も有している。

本発明の製造方法には、前記の非プロトン性極性化合物のみを反応溶媒として用いることができるが、前記の非プロトン性極性化合物と脂肪族アルコール類、芳香族炭化水素類、飽和炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、およびエステル類から選ばれる化合物との混合物を反応溶媒として用いることもできる。

前記の非プロトン性極性化合物と脂肪族アルコール類、芳香族炭化水素類、飽和炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、エステル類などの化合物を反応溶媒として用いる場合、反応溶媒中に含まれる非プロトン性極性化合物の濃度は３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上である。

反応溶媒中に含まれる非プロトン性極性化合物の濃度が３０重量％以上であると、副反応である芳香環の核水添反応及びＮ，Ｎ−アルキルアミノフェノール類とアルデヒド類の縮合及び重質化反応を抑制することができるので好ましい。

反応溶媒の使用量としては、原料のアミノフェノール類に対して２〜１２倍重量、好ましくは４〜１０倍重量である。反応溶媒の使用量が２倍重量以上であると、N−アルキル置換アミノフェノール類とアルデヒド類との縮合反応を抑制できる点で好ましく、１２倍重量以下であると溶媒回収の負荷を減少できる等の生産効率の観点から好ましい。

前記の非プロトン性極性化合物の存在下で反応させることにより、芳香環への水添反応及びアルデヒド類との縮合反応を抑制することができる。

本発明の目的生成物であるＮ−アルキル置換アミノフェノール類としては、例えば、N−エチルアミノフェノール、N−エチルアミノフェノール、N−プロピルアミノフェノール、N−ブチルアミノフェノール、N−シクロヘキシルアミノフェノール、N−ベンジルアミノフェノール、N−イソプロピルアミノフェノール等のＮ−モノアルキルアミノフェノール類、N、N−ジメチルアミノフェノールN、N−ジエチルアミノフェノール、N、N−ジブチルアミノフェノール、N−エチル−Ｎ−イソブチルアミノフェノール、N−エチル−Ｎ−イソアミルアミノフェノール等のN、N−ジアルキルアミノフェノール類が挙げられる。

反応温度は、０〜１００℃、より好ましくは２０〜５０℃である。０℃より低い温度では反応速度が著しく低下するため好ましくなく、１００℃より高い温度ではN−アルキル置換アミノフェノール類とアルデヒド類との縮合反応が著しく促進されることに加え、アルデヒド類の自己縮合が著しく進行する等の点から好ましくない。

反応圧力は、通常、常圧〜０．９８ＭＰａ、好ましくは０．１９〜０．９８ＭＰａの範囲である。

アミノフェノール類とアルデヒド類とを、還元用触媒、水素、および非プロトン性極性化合物の存在下で反応させてＮ−アルキル置換アミノフェノール類を製造するに際し、反応系に有機酸を共存させると目的生成物の生成速度を増大することができるので好ましい。

有機酸としてはｐｋａが３．０〜５．０の酸解離定数を有するものが好ましく、酢酸、プロピオン酸、ラク酸、吉草酸、安息香酸等のモノカルボン酸類、コハク酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸類、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸等のオキシカルボン酸類等が挙げられる。有機酸の中でも酢酸、ラク酸、安息香酸は好ましい。これらの有機酸は１種又は２種以上を混合して使用することができる。

有機酸の添加量は、通常、アミノフェノール類の仕込み量に対して０．０１〜１０モル％の範囲で用いられるが、１〜６モル％の範囲で用いるのが好ましい。

有機酸の添加量が０．０１モル％以上であると反応速度の再現性の点で好ましく、１０モル％以下であると重質化物の生成が抑制される点で好ましい。

有機酸の添加方法に特に制限はないが、反応系に一括添加する方法、連続添加する方法、または間欠的に添加する方法等が挙げられる。

本発明の製造方法の実施態様を具体的に例示するとすれば、例えば、反応容器にアミノフェノール類、非プロトン性極性溶媒及び還元用触媒を仕込んで、水素加圧下に、アルデヒド類を連続供給、或いは一括供給して反応させる方法、非プロトン性極性化合物及び還元用触媒を仕込んだ後に、アミノフェノール類及びアルデヒド類を別々の導入口から同時に反応系内へ連続供給して反応する方法が挙げられる。

目的生成物は、公知の手段を用いて反応終了後の反応混合物から回収することができる。例えば、目的生成物が常温で液体である場合は、還元用触媒を沈降分離や濾過等の手段で反応混合物から分離し、次いで蒸留により目的生成物を回収することができる。また、目的生成物が常温で固体である場合は、還元用触媒と分離される反応混合物を必要に応じて濃縮し、冷却して析出する目的生成物の結晶を回収することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

尚、実施例中に記載した液体クロマトグラフィー（以下、「ＨＰＬＣ」と略記する。）分析は以下の条件で実施した。
１）ＨＰＬＣ分析条件：
カラム：ＹＭＣ‐ＰＡＣＫ ＯＤＳ‐Ａ Ａ‐３１２
カラム温度：４０℃
移動相：アセトニトリル／水＝２０００：１０００（ｐＨ＝５．５）
検出波長：２６０ｎｍ

［実施例１］
攪拌機付きSUS製５００ｍｌオートクレーブに、ｍ−アミノフェノール３２．７ｇ（０．３モル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド９８．５ｇ（和光純薬品特級）、安息香酸０．７ｇ、２重量％白金担持カーボン触媒（ＮＥ．ケムキャット製）３．２g（水分５０％含有品）を仕込み、３０℃、水素圧力０．８Ｍｐａの条件下で、５０重量％のイソバレルアルデヒドを含むＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液５４．２ｇ（イソバレルアルデヒド０.３１５モル）を１時間かけて連続添加した。イソバレルアルデヒドの添加終了後、同温度でさらに３０分保持した後、４５重量％のアセトアルデヒドを含むＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液３８．２ｇ（アセトアルデヒド０．３９モル）を１時間かけてオートクレーブ内に連続的に添加した。添加終了後、同温度で１８０分保持した後冷却し、触媒を濾過分離して得られる反応液２３４．４ｇを液体クロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノール収率は９５．６％、副生物である核水添物〔３−（イソアミルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成量は０．１％であり、縮合物の生成は０．１％以下であった。

［実施例２〜５］
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに代えて他の溶媒について検討した。結果を表−１に示す。

［実施例６］
攪拌機付きSUS製５００ｍｌオートクレーブに、ｍ−アミノフェノール３２．７ｇ（０．３モル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド９８．５ｇ（和光純薬品特級）、安息香酸２．２ｇ、３重量％パラジウム担持アルミナ触媒（ＮＥ．ケムキャット製）２．７gを仕込み、３０℃、水素圧力０．５Ｍｐａの条件下で、５０重量％のｎ−ブチルアルデヒドを含むＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液９７．１ｇ（ｎ−ブチルアルデヒド０．６６モル）を２時間かけて連続添加した。添加終了後、同温度で１８０分保持した後冷却し、触媒を濾過分離して得られる反応液を液体クロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ、Ｎ−ジブチル−ｍ−アミノフェノール収率は９２．０％。核水添物〔３−（ｎ−ブチルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成は０．６％であり、縮合物の生成は０．１％以下であった。

［実施例７］
実施例６の３重量％パラジウム担持アルミナ触媒（ＮＥ．ケムキャット製）２．７gを１％パラジウム担持アルミナ触媒（ＮＥ．ケムキャット製）８．１gに代えた以外は、実施例−７と同様に反応を実施した。ＨＰＬＣ分析の結果、Ｎ、Ｎ−ジブチル−ｍ−アミノフェノール収率は９５．０％。核水添物〔３−（ｎ−ブチルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成は０．５％であり、縮合物の生成は０．１％以下であった。

［実施例８］
実施例６の３重量％パラジウム担持アルミナ触媒（ＮＥ．ケムキャット製）２．７gを２％白金担持カーボン触媒（ＮＥ．ケムキャット製）３．２g（水分５０％含有品）に代えた以外は、実施例７と同様に反応を実施した。ＨＰＬＣ分析の結果、Ｎ、Ｎ−ジブチル−ｍ−アミノフェノール収率は９７．０％。核水添物〔３−（ｎ−ブチルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成は０．１％以下であり、縮合物の生成は０．５％であった。

［比較例１］
攪拌機付きSUS製５００ｍｌオートクレーブに、ｍ−アミノフェノール３２．７ｇ（０．３モル）、メタノール９８．５ｇ及び２重量％白金担持カーボン触媒（ＮＥ．ケムキャット製）３．３ｇ（水分５０％含有品）を仕込み、３０℃、水素圧力０．５Ｍｐａの条件下で、５０重量％のイソバレルアルデヒドを含むメタノール溶液５４．２ｇ（イソバレルアルデヒド０.３１５モル）を１時間かけて連続添加した。イソバレルアルデヒド添加終了後、同温度でさらに３０分保持した後、４５重量％のアセトアルデヒド及び酢酸を含むメタノール溶液３８．２ｇ（アセトアルデヒド０．３９モル、酢酸０．０１モル）を１時間かけて連続添加した。添加終了後、同温度で１８０分保持した後冷却し、触媒を濾過分離して得られる反応液２３４．５ｇを液体クロマトグラフィーにより分析した結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノール収率は９４．０％であった。また核水添物〔３−（イソアミルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成は１．５％であり、縮合物の生成は１．２％であった。

［比較例２］
比較例１の２重量％白金担持カーボン触媒（ＮＥ．ケムキャット製）３．３ｇ（水分５０％含有品）を５％パラジウム担持アルミナ触媒（ＮＥ．ケムキャット製）２．７gに代えた以外は、比較例１と同様に反応を実施した。ＨＰＬＣ分析の結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノール収率は２７．６％。核水添物〔３−（イソアミルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成は４．０％であり、縮合物の生成は３．０％であった。その他に多数の不明成分のピークが検出された。

［比較例３］
比較例１のメタノールをトルエンに代えた以外は、比較例１と同様に反応を実施した。ＨＰＬＣ分析の結果、Ｎ−エチル−Ｎ−イソアミル−ｍ−アミノフェノール収率は２３．１％。〔３−（イソアミルアミノ）−２−ヘキセン−１−オン〕の生成は３．３％であり、縮合物の生成は３２．２％であった。その他に多数の不明成分のピークが検出された。

本発明は、Ｎ−アルキル置換アミノフェノール類の製造方法として有用である。また、本発明により得られるＮ−アルキル置換アミノフェノール類は、感熱・感圧紙用染料、キサンテン系染料、蛍光染料等の中間体として有用な化合物である。

Claims (2)

1. ｏ−アミノフェノール、ｍ−アミノフェノール、およびｐ−アミノフェノールから選ばれるアミノフェノール類と、脂肪族アルデヒドとを、還元用触媒、水素、および非プロトン性極性化合物の存在下で反応させるＮ−アルキル置換アミノフェノール類の製造方法。
2. 酢酸、プロピオン酸、ラク酸、吉草酸、安息香酸、コハク酸、イソフタル酸、テレフタル酸、グリコール酸、乳酸、およびリンゴ酸から選ばれる有機酸をさらに共存させる請求項１記載の製造方法。