JPH0640977A - 二価フェノール類の製造方法 - Google Patents

二価フェノール類の製造方法

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JPH0640977A
JPH0640977A JP4195422A JP19542292A JPH0640977A JP H0640977 A JPH0640977 A JP H0640977A JP 4195422 A JP4195422 A JP 4195422A JP 19542292 A JP19542292 A JP 19542292A JP H0640977 A JPH0640977 A JP H0640977A
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JP
Japan
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hydrogen peroxide
producing
phenols
catalyst
reaction
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JP4195422A
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Osamu Kondo
近藤  治
Takaharu Sugai
隆治 菅井
Shu Yoshida
周 吉田
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
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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】 フェノール類と過酸化水素とを反応させて二
価フェノール類を製造する方法において、従来法に比べ
て格段に高いパラ選択性が得られると共に過酸化水素に
対する収率も高い製造法。 【構成】 フェノール類をジオキサンなどの環状エーテ
ル類及び結晶性アルミノチタノシリケート触媒の存在下
に極性溶媒中で過酸化水素と反応せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は種々の工業薬品や医薬、
農薬、香料等の原料として有用なハイドロキノン、カテ
コール等の二価フェノール類の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、フェノール類を過酸化水素で
酸化してハイドロキノン、カテコール等の二価フェノー
ル類を製造する方法が多くの触媒系について検討されて
いる。例えば、4−メチル−2−ペンタノン、メチルフ
ェニルケトン等のケトン類及び硫酸アルミニウム等の硫
酸塩存在下でフェノールを酸化する方法(特開昭50−
130727)、過塩素酸等の強鉱酸存在下で酸化する
方法(特公昭56−47891)、鉄またはコバルトの
塩存在下で酸化するFenton法として知られる方法
(米国特許第3914323号)、チタン原子を含有す
る合成ゼオライトを触媒として酸化する方法(英国特許
第2116974号、ヨーロッパ特許第314582
号)、あるいは層状の酸性粘土を触媒として用いる方法
(ヨーロッパ特許第299893号)等を公知の方法と
して挙げることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の方法は、いずれ
も過酸化水素に対する二価フェノール類の収率が高く優
れたものであるが、例えばフェノールを過酸化水素で酸
化するとハイドロキノンとカテコールが併産するという
最大の問題点を有する。即ち、上述のケトンペルオキシ
ド触媒系、鉱酸触媒系、Fenton反応のいずれの方
法に於いても生成する二価フェノール類のパラ、オルト
の異性体比(P/O)は0.4〜0.7であり、需要の
少ないオルト体がパラ体に対して多量に生成するため、
生産量や製造コストがオルト体例えばカテコール市場に
大きく影響を受けてしまうという欠点を持つ。ヨーロッ
パ特許第314582号に於て、ZSM−5型ゼオライ
トと同じ結晶構造をもつチタノシリケート触媒の使用に
よってパラ選択性の改善がなされることが開示されてい
るが、その場合においてもP/O比はほぼ1である。層
状粘土を用いた場合(ヨーロッパ特許第299893
号)、P/O比が1.86にまで向上するという実施例
が記述されているが、過酸化水素の転化率が低く実用的
ではない。また、TiあるいはV等の遷移金属カチオン
を含有する強酸型イオン交換樹脂を触媒として使用する
とP/O比が12.5に向上するという報告があるが
(ヨーロッパ特許第132783号)、過酸化水素に対
する二価フェノール類の収率は低く満足できるものでは
なかった。最近、H−ZSM−5型ゼオライトの形状選
択性を利用して、高収率でパラ体を得る方法が開示され
ている(米国特許第4578521号)。本発明者らは
上記米国特許に記載されている方法でフェノールのヒド
ロキシル化を試みたが、満足する収率、選択率を得るこ
とはできず、再現性に乏しいものであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
に鑑み、2つのヒドロキシル基が互いにパラ位の関係に
ある二価フェノール類を高い収率且つ選択率で製造すべ
く鋭意研究を重ねた結果、結晶性アルミノチタノシリケ
ートを触媒として使用したフェノール類の過酸化水素に
よるヒドロキシル化反応に於いて、反応系に環状エーテ
ル類を共存させることにより容易に目的を達成できるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0005】以下に本発明について更に詳しく説明す
る。本発明では、触媒としてその組成が一般式、xM+
AlO2 ・yTiO2 ・SiO2 (ここに、M+ はH+
あるいは一価のアルカリ金属を表し、x及びyの範囲は
それぞれ、0.0001<x<0.05、0.0001
<y<0.5、より好ましくは0.001<x<0.0
2、0.001<y<0.1)で示される結晶性アルミ
ノチタノシリケートが用いられる。
【0006】その製造法としては珪素源、チタン源、ア
ルミニウム源、含窒素化合物及び水から成る反応混合物
を調製し、水熱合成によって得る方法(特開昭58−7
4521、特開昭62−162617)、或はZSM−
5等のアルミノシリケートの結晶骨格の一部をチタン原
子で置換して合成する方法(特開平2−302314)
等が公知である。ここでは前者の合成法について詳述す
る。珪素源としてはテトラアルキルオルトシリケート、
コロイド状シリカ等を用いることができる。テトラアル
キルオルトシリケートとしてはテトラエチルオルトシリ
ケートが好適に用いられる。チタン源としてはテトラア
ルキルオルトチタネート、あるいはTiOCl2 等の加
水分解性のハロゲン化チタン化合物等を用いることがで
きる。テトラアルキルオルトチタネートとしてはテトラ
エチルオルトチタネート、テトラブチルオルトチタネー
トが好適に用いられる。アルミニウム源としてはアルミ
ニウムアルコキシド、アルミニウム塩等を用いることが
できる。具体的には、アルミニウム源としてトリエトキ
シアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、ア
ルミン酸ナトリウム等が挙げられ、いずれも好適に用い
られる。また含窒素化合物としては、テトラアルキルア
ンモニウムイオン、好ましくはテトラプロピルアンモニ
ウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキ
シドを用いることができる。また含窒素化合物として、
コリン、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、
ピペリジン等のゼオライト触媒の調製に一般的に使われ
るアミン類を用いることによって種々の結晶形を有する
チタン含有ゼオライトを合成することもできる。本発明
では、ZSM−5あるいはZSM−11と類似の結晶構
造を持ち、一般にペンタシル型と総称される結晶性のチ
タン含有ゼオライトが特に好適に使用される。
【0007】本発明で使用されるアルミノチタノシリケ
ートを調製する際の原料の仕込モル比はSi/Ti=5
〜50、Si/Al=50〜1000、H2 O/Si=
10〜100、含窒素化合物/Si=0.05〜1であ
る。上記原料を混合することによって得られた反応混合
物を、オートクレーブ中で100〜220℃において1
〜1000時間水熱合成し、生成した固体をイオン交換
水で洗浄、乾燥した後、空気中、400〜600℃で1
〜10時間焼成することによって結晶性アルミノチタノ
シリケート触媒を得ることができる。含窒素化合物とし
てテトラプロピルアンモニウムヒドロキシドを用いた場
合にはシリカライト−1型構造を持つチタン含有ゼオラ
イトが、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドを用い
た場合ではシリカライト−2構造を持つチタン含有ゼオ
ライトが得られる。
【0008】アルミノチタノシリケート触媒の使用量は
フェノール類1gに対して0.001〜1.0g、好ま
しくは0.02〜0.5gの範囲である。これより少な
い場合には反応速度が小さくなり、また多い場合には悪
影響を及ぼさないが経済的ではないため、上記範囲が実
用的である。
【0009】本発明に於いて用いられるフェノール類と
してはフェノール、アニソール、クレゾール、キシレノ
ールなどが使用し得るが、特にフェノールが好適に使用
される。
【0010】本発明に於いて用いられる過酸化水素の濃
度は特に制限されないが、工業的に容易に入手できる3
0〜60重量%の水溶液が好適に用いられる。過酸化水
素の使用量はフェノール類1モルに対して0.5モル以
下で用いられることが好ましく、副反応の寄与を抑える
ためには0.30モル以下であることがより好ましい。
過酸化水素はフェノール類、チタン含有ゼオライト、環
状エーテル類及び場合によっては溶媒から成る反応系
に、その全量を一度に添加することもできるが、反応に
よる生成熱や副反応を抑制するため、間欠的または連続
的に添加することが望ましい。
【0011】前述の様に本発明の二価フェノール類の製
造法の特徴は、フェノール類を結晶性アルミノチタノシ
リケートを触媒としてヒドロキシル化する際に、環状エ
ーテル類を共存させることにある。本発明に於いて用い
られる環状エーテル類としては1,3−ジオキソラン、
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジ
オキサン、1,4−ジオキサン、1,3,5−トリオキ
サン等を挙げることができる。特にその中でも、1,4
−ジオキサンが好ましい。
【0012】この環状エーテル類の使用量は、フェノー
ル類1モルに対して0.04〜1.2モル、好ましくは
0.1〜0.8モルの範囲である。この範囲より少ない
場合には十分な添加効果が得られずP/O比が小さくな
り、また多い場合には二価フェノール類の収率が低下す
るために好ましくない。
【0013】反応温度としては50〜150℃、好まし
くは60〜120℃の範囲である。これより低い温度の
場合には反応速度が遅くなり、またこれより高い場合に
は過酸化水素の分解あるいは高沸点物質の副生の寄与が
大きくなり、二価フェノール類の収率が低くなるため好
ましくない。
【0014】上記反応は無溶媒で行うこともできるが、
二価フェノール類の収率を高くするために溶媒を用いる
ことが好ましい。溶媒としては、例えばメタノール、エ
タノール、アセトニトリル、アセトン、水等の極性溶媒
が使用できる。その中でも特に水が好ましい。溶媒の添
加量は限定的ではないが、過剰に用いると反応物の濃度
が下がり、反応速度が低下するので、一般にフェノール
類に対して1重量倍以内とするのが好ましい。また、P
/O比はフェノール類と環状エーテル類との比率を変え
ることによってある範囲内で調節することが可能であ
り、例えばハイドロキノンとカテコールの需要の比に応
じて任意に選択することができる。。なお、本発明方法
は回分方式によっても、また連続方式によっても好適に
実施できる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、フェノール類を環状エーテル
存在下、結晶性アルミノチタノシリケート触媒を用いて
過酸化水素と反応させることを特徴とする二価フェノー
ル類の製造方法であり、従来法に比べ格段に高いパラ選
択性が得られると同時に過酸化水素に対する収率も高
く、工業的に重要な意義を持つものである。
【0016】
【実施例】次に本発明の方法を実施例により更に具体的
に説明するが、以下の実施例は本発明の方法を限定する
ものではない。以下の実施例及び比較例に於ける過酸化
水素の転化率及び二価フェノール類の収率は次式の如く
定義される。 過酸化水素の転化率(%)=〔(供給した過酸化水素の
モル数−未反応の過酸化水素のモル数)÷(供給した過
酸化水素のモル数)〕×100 二価フェノール類の収率(%)=〔(生成した二価フェ
ノール類のモル数)÷(転化した過酸化水素のモル
数)〕×100
【0017】(触媒調製)内容積500mlの四つ口フ
ラスコに、窒素気流下、トリイソプロポキシアルミニウ
ム0.43gを20%水酸化テトラプロピルアンモニウ
ム水溶液76gに溶解した。別の容器において、テトラ
エチルオルトチタネート3.6gとテトラエチルオルト
シリケート62.6gを予め混合し、その混合溶液を先
に調製した溶液に撹拌しながらゆっくり滴下した。この
混合溶液を室温で1時間攪拌し加水分解を行い、さらに
油浴で80℃に加熱し、生成するエタノールを留去しな
がら5時間撹拌を行い反応を完遂させた。得られた反応
混合物に150mlのイオン交換水を添加した後、内容
積300mlのステンレス製オートクレーブに充填し、
自圧下、170℃に於て38時間水熱合成を行った。生
成した白色結晶を母液から遠心分離し、イオン交換水で
充分洗浄後、90℃で6時間乾燥した。十分に乾燥した
後、空気中、550℃にて6時間熱処理することによっ
て結晶性のアルミノチタノシリケートを得た(以下、こ
の触媒をATS−1と略称する)。蛍光X線による分析
から、結晶中のSi/Ti比は21、Si/Al比は1
03であった。また、この結晶のX線回折はZSM−5
と類似の回折ピークを示した。窒素吸着法で測定した比
表面積と細孔体積はそれぞれ354m2 /g、0.46
5ml/gであった。
【0018】実施例1 内容積100mlの四つ口フラスコに撹拌機、冷却管、
温度計を備え付け、これにフェノール25.0g、1,
4−ジオキサン4.1g、水15.0g及び上記の方法
により調製したATS−1触媒0.64gを入れ、油浴
により80℃に加熱した。混合物が80℃に達した後、
定量ポンプにより31重量%過酸化水素水7.3gを
4.6時間かけて滴下した。滴下終了後更に20分間撹
拌を続けた。この反応液を液体クロマトグラフ及びガス
クロマトグラフにより分析し、過酸化水素の転化率及び
ハイドロキノン及びカテコールの収率を求めたところ、
過酸化水素は100%消費されており、二価フェノール
収率71%、ハイドロキノン/カテコール比=4.0で
あった。
【0019】比較例1 実施例1に於ける1,4−ジオキサン4.1gを添加し
ない以外は実施例1と同様の実験を行ったところ、過酸
化水素転化率=100%、二価フェノール収率=70
%、ハイドロキノン/カテコール比=1.1であった。
【0020】実施例2 実施例1に於ける1,4−ジオキサン添加量を7.4g
に変えた以外は実施例1と同様の操作を行ったところ、
二価フェノール収率=63%、ハイドロキノン/カテコ
ール比=4.9であった。
【0021】実施例3 実施例1に於ける1, 4−ジオキサンの代わりにテトラ
ヒドロフランを用いた以外は実施例1と同様の操作を行
ったところ、過酸化水素転化率=100%、二価フェノ
ール収率=20%、ハイドロキノン/カテコール比=
2.5であった。
【0022】実施例4 実施例1と同様の装置にアニソール25g、1,4−ジ
オキサン4.4g、水15.0g及びATS−1触媒
0.65gを入れ、油浴で80℃に加熱した。混合物が
80℃に達した後、定量ポンプにより31重量%過酸化
水素水7.3gを4.2時間かけて滴下した。滴下終了
後さらに2時間攪拌を続けた。反応終了後、反応液は二
層に分かれたままであったが、水層及び油層中のグアヤ
コール及びパラメトキシフェノール(PMP)をガスク
ロマトグラフで定量したところ過酸化水素の転化率は9
5%、グアヤコールとPMPの過酸化水素に対する収率
は17%、PMP/グアヤコール比は4.7であった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール類を、結晶性アルミノチタノ
    シリケート及び環状エーテル類の存在下、過酸化水素と
    反応させることを特徴とする二価フェノール類の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 結晶性アルミノチタノシリケートが、ペ
    ンタシル型構造を有するゼオライトである請求項1記載
    の二価フェノール類の製造方法。
  3. 【請求項3】 環状エーテル類が、1,4−ジオキサン
    である請求項1記載の二価フェノール類の製造方法。
  4. 【請求項4】 反応を環状エーテル類を含む極性溶媒中
    で行うことを特徴とする請求項1記載の二価フェノール
    類の製造方法。
  5. 【請求項5】 極性溶媒が水、アセトン、メタノール、
    アセトニトリル、エタノールの群から選ばれる請求項4
    記載の二価フェノール類の製造方法。
  6. 【請求項6】 極性溶媒が水である請求項4記載の二価
    フェノール類の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018177715A (ja) * 2017-04-17 2018-11-15 三井化学株式会社 アルコキシフェノール類の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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