JP4419440B2 - New proton type beta zeolite - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規プロトン型βゼオライトとその調製方法、及び同ゼオライトとケトンの存在下、一価フェノール類を過酸化物で酸化して二価フェノール類を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ゼオライトを触媒とし、一価フェノール類を酸化して二価フェノール類を製造する技術として、例えば特許文献1には希土類金属を含有したフォージャサイトあるいはモルデナイトを用いた例が、また特許文献2にはプロトン型ZSM−5を用いた例がそれぞれ記載されている。また特許文献3にはシャバザイト等の天然ゼオライト、或いはUS−Y、ZSM−5等の合成ゼオライトが報告されている。しかしながら、これらの技術において目的生成物の収率は充分でなかった。また、これらゼオライト上に存在する酸点の強度と二価フェノール製造における触媒活性との相関については何ら言及されていない。
【0003】
非特許文献1には、TS−1(ZSM−5の格子中にチタン含むもの)を用いた例が記載されている。しかしながら非特許文献2に示されているように、TS−1は、その調製の再現性がしばしば問題となっているうえ、目的生成物の収率も充分ではないという問題点がある。
【0004】
また、非特許文献3にはTS−1とチタンを格子中に含むβゼオライトの比較が記載されているが、TS−1で過酸化水素基準の収率が71.5%、チタンを含むβゼオライトで62.8%と、その収率は充分でない。
【0005】
特許文献4および特許文献5には、βゼオライトを用いた例が記載されており、更に、アルカリ金属イオンを導入したβゼオライトを用いることで、二価フェノール類の収率が向上することが記載されているが、これらの文献に記載されたβゼオライトでは反応収率の温度依存性が高く、90℃以下の低温側での収率は充分でなかった。従って反応実施において温度範囲が制限されてしまうことから、更なる改良が求められていた。
【0006】
【特許文献1】
米国特許第3580956号明細書
【特許文献2】
米国特許第4578521号明細書
【特許文献3】
仏国特許出願公開第2693457号明細書
【特許文献4】
米国特許第6441250号明細書
【特許文献5】
特開2003-26623号公報
【非特許文献1】
Advances in Catalysis, 41(1996),
p.253−334
【非特許文献2】
Accounts of Chemical Research,31(8),(1998)p.485−493
【非特許文献3】
Journal of Physical Chemistry,203,
(2001)p.201−212
【非特許文献4】
Journal of Physical Chemistry,104
(2000),p.2853−2859
【非特許文献5】
触媒調製化学、講談社(1980)p.61−73
【非特許文献6】
Microporous and Mesoporous Matarials,40(2000)p.271−281
【非特許文献7】
Keulemans,“Gas Chromatography”,Reinhold,New York,1957,p.39
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、調製が簡便であり、低温側でも高い反応性を示す新規プロトン型βゼオライト、及びそれを使用する一価フェノール類を酸化して、高収率で二価フェノール類を製造する工業的な製造法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決するために検討した結果、新規プロトン型βゼオライトを見出すと共に、同ゼオライトを用いて、一価フェノール類を酸化して、高収率で二価フェノール類を製造する工業的な二価フェノール類の製造法を見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は次の通りである。
【0009】
第一の発明は、アンモニア昇温脱離法(NH3−TPD)のスペクトルにおいて、330℃を中心としてプラスマイナス100℃の範囲の脱離ピークを示す酸点が存在し、且つ500℃以上の脱離ピークを示す強い酸点の量が2.5μmol/g以下に制御されたプロトン型βゼオライトに関するものである。
【0010】
第二の発明は、Al:Si(原子比)が1:25〜1:10000であるβゼオライトをpHが0から6の酸性水溶液に浸漬した後、水洗した後、乾燥し、更に焼成処理する第一の発明のプロトン型βゼオライトの調製方法に関するものである。
【0011】
第三の発明は、第一の発明のプロトン型βゼオライト及びケトンの存在下、一価フェノール類を過酸化物で酸化することを特徴とする二価フェノール類の製造方法に関するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明のプロトン型βゼオライトは、βゼオライトを、酸性水溶液に浸漬した後、取り出して、水洗し、乾燥後、焼成処理して得られる。
ここで、βゼオライトとしては、Al:Si(原子比)が1:25〜1:10000であるβゼオライトが好ましく使用される。なお、この比率は、βゼオライトの原料であるSi化合物とAl化合物、例えば珪酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウムの組成で制御可能である。
【0013】
このβゼオライトとしては、本発明の酸性水溶液による処理が施されていないプロトン型βゼオライト、アンモニウムイオン交換型βゼオライト、又はアルカリ金属イオン交換型βゼオライト等を使用することができる。
本発明の酸性水溶液による処理が施されていないプロトン型βゼオライトとしては、市販のもの、或いは非特許文献4に記載の方法により新に調製されたプロトン型βゼオライトを使用することができる。
アンモニウムイオン交換型βゼオライトは、市販のものを使用することができる。またアルカリ金属イオン交換型βゼオライトは、プロトン型βゼオライトをアルカリ金属の硝酸塩、塩酸塩又は硫酸塩などの前記金属イオン含有水溶液に浸漬処理する非特許文献5に記載の方法により調整することができる。
これらβゼオライトのうちでは、本発明の酸性水溶液による処理が施されていないプロトン型βゼオライトが好適に用いられる。
【0014】
本発明の酸性水溶液で使用される酸としては、特に制限されないが、脂肪族カルボン酸(蟻酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸等)、芳香族カルボン酸(安息香酸等)、アミノ酸(アスパラギン酸、グルタミン酸等)、又はスルホン酸(トリフルオロメチルスルホン酸等)などの有機酸、或は無機酸(硝酸、燐酸、弗酸、塩酸、硫酸等)が挙げられるが、無機酸が好ましく、更には硝酸が好ましい。
【0015】
前記酸性水溶液としては、pH0〜6に調製されたものが使用される。また、使用量は、前記βゼオライトが充分に浸漬する量であれば良く、特に限定されない。
【0016】
本発明のβゼオライトの酸性水溶液への浸漬温度は、室温から120℃の範囲であり、好ましくは40〜90℃である。
また、浸漬時間は1〜12時間である。
この浸漬操作は、攪拌しながら行うことが好ましいが、静置しても十分同様な効果が得られる。
【0017】
次に、酸性水溶液に浸漬されたβゼオライトは、取り出されて、水洗される。ここで取り出し方法は、特に限定されないが、例えば、濾過等の方法によって行われる。また、水洗に使用される水としては、イオン交換水が好ましい。
【0018】
前記の水洗されたβゼオライトは乾燥される。
乾燥の温度範囲は、90〜150℃である。乾燥時間は、前記βゼオライトの量によるが、1時間〜2日である。
この乾燥後、前記βゼオライトは焼成処理される。焼成の温度範囲は、350〜950℃であるが、450〜850℃が好ましい。
焼成時間は、1〜24時間である。
【0019】
上記の酸性水溶液処理を施して得られる本発明のプロトン型βゼオライトは、アンモニア昇温脱離法(NH3−TPD、昇温速度20℃/分、測定範囲100℃〜700℃)のスペクトルを未処理のものと比較した場合、330℃を中心としてプラスマイナス100℃の範囲の脱離ピークを示す酸点が存在し、且つ500℃以上の脱離ピークを示す強い酸点の量が2.5μmol/g以下、更には0.0005μmol/g(同脱離ピークの検出限界から算出)以上、2.5μmol/g以下であるという特徴がある。なお、未処理のものの200℃付近の脱離ピークは、βゼオライト構造上に存在する、分散力等に基づく物理吸着アンモニアに由来するものであり、酸性水溶液によって顕著に減少している。(図2参照)
ここで、強い酸点の量は、前記アンモニア昇温脱離法(NH3−TPD)での、脱離アンモニア量から計算される(非特許文献6参照)。
また、この脱離アンモニア量の計算は、非特許文献7に記載の定量方法に従って、330℃を中心とした主ピークの裾にのった500℃以上の脱離ピークを、先の主ピークの延長線によって区切り、その面積から定量した。(図1及び下式1参照)
【0020】
【数1】
【0021】
(式中のAは、330℃を中心とする主ピーク、Bは、500℃以上の脱離ピークを表す。図1参照。)
【0022】
また、本発明のプロトン型βゼオライトは、そのFT−IRスペクトルを未処理のものと比較した場合、3782cm−1の吸収が検出限界以下である特徴を有する。(図3参照)
【0023】
本発明のプロトン型βゼオライトは、ケトンの存在下、一価フェノール類を過酸化物で酸化する二価フェノール類の製造において好適に使用される。
【0024】
ここで使用される一価フェノールとしては、例えば、フェノール、一価モノアルキルフェノール、一価ハロゲン化フェノール、一価ポリアルキルフェノールが挙げられる。
【0025】
一価モノアルキルフェノールが有するアルキル基としては、直鎖又は分岐状の炭素原子数1〜6個のアルキル基が挙げられる。アルキル基の位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。これら化合物としては、例えば、o−,m−又はp−クレゾール、o−,m−又はp−エチルフェノール、o−プロピルフェノール、p−イソプロピルフェノール、m−ブチルフェノール、p−イソブチルフェノール、p−t−ブチルフェノール、m−イソブチルフェノール、p−ペンチルフェノール、p−ヘキシルフェノールが挙げられる。
【0026】
一価ハロゲン化フェノールが有するハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。ハロゲン原子の数及び位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。これら化合物としては、例えば、o−,m−又はp−フルオロフェノール、o−,m−又はp−クロロフェノール、o−,m−又はp−ブロモフェノール、o−,m−又はp−ヨウ化フェノール、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−又は3,5−ジクロロフェノール、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−又は3,5−ジブロモロフェノール、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−又は3,4,5−トリクロロフェノールが挙げられる。
【0027】
一価ポリアルキルフェノールが有するアルキル基としては、直鎖又は分岐状の炭素原子数1〜6個のアルキル基が挙げられる。アルキル基の数及び位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。これら化合物としては、例えば、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,5−又は3,4−ジメチルフェノール、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−又は3,4,5−トリメチルフェノール、2,4,5−トリメチルフェノール、2,3,4,5−又は2,3,5,6−テトラメチルフェノール、2−エチル−3−メチルフェノール、3−t−ブチル−4−メチルフェノール、2−イソプロピル−5−メチルフェノール、2−ペンチル−6−メチルフェノール、3−ヘキシル−5−メチルフェノールが挙げられる。
【0028】
本発明のプロトン型βゼオライトを用いた二価フェノールの製法において使用されるケトンとしては、例えば、モノケトン、ジケトンが挙げられる。モノケトンとしては、非環式又は環式モノケトンが挙げられる。非環式モノケトンとしては、例えば、炭素原子数3〜20個、好ましくは3〜10個の直鎖状又は分岐状脂肪族モノケトンや芳香族モノケトンを挙げることができる。これら化合物の水素原子はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)で置換されてもよい。ハロゲン原子の数及び位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。
【0029】
直鎖状脂肪族モノケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、2−ノナノン、3−デカンノン、6−ウンデカノン、2−トリデカノン、7−トリデカノン、2−テトラデカノン、2−ペンタデカノン、2−ヘキサデカノン、2−ヘプタデカノン、3−オクタデカノン、4−ノナデカノン、1−クロロ−2−プロパノン、1−クロロ−3−ヘプタノン、1−ブロモ−3−ヘプタノンが挙げられる。
【0030】
分岐状脂肪族モノケトンとしては、例えば、3−メチル−2−ブタノン、3−メチル−2−ペンタノン、4−メチル−2−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、6−メチル−2−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、2,2,4,4−テトラメチル−3−ヘプタノンが挙げられる。芳香族モノケトンとしては、例えば、アセトフェノン、ベンゾフェノン、1−フェニル−3−プロパノン、1−フェニル−1−ブタノン、1−フェニル−3−ブタノン、1−フェニル−3−ペンタノン、1,3−ジフェニル−2−プロパノンが挙げられる。
【0031】
環式モノケトンとしては、例えば、炭素原子数5〜12個のシクロアルキルモノケトンを挙げることができる。これら化合物の水素原子はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)、或いは炭素原子数1〜6個の直鎖状又は分岐状のアルキル基などの置換基で置換されてもよい。置換基の数及び位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。これら化合物としては、例えば、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロドデカノン、2−クロロシクロヘキサノン、2−エチル−1−シクロペンタノン、2−メチル−1−シクロヘキサノンを挙げることができる。
【0032】
ジケトンとしては、非環式又は環式ジケトンが挙げられる。非環式ジケトンとしては、例えば、炭素原子数5〜21個、好ましくは5〜12個の直鎖状又は分岐状脂肪族ジケトンや芳香族ジケトンを挙げることができる。これら化合物の水素原子はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)で置換されてもよい。ハロゲン原子の数及び位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。直鎖状脂肪族ジケトンとしては、例えば、2,3−ブタンジオン、2,4−ペンタンジオン、2,5−ヘキサンジオンが挙げられる。分岐状脂肪族ジケトンとしては、例えば、2,5−ジメチル−3,4−ヘキサンジオンが挙げられる。芳香族ジケトンとしては、例えば、1,2−ジフェニルエタン−1,2−ジオンが挙げられる。
【0033】
環式ジケトンとしては、例えば、炭素原子数5〜12個の環式ジケトンを挙げることができる。これら化合物の水素原子はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子)、又は炭素原子数1〜6個の直鎖状又は分岐状のアルキル基などの置換基で置換されてもよい。置換基の数及び位置は、反応に関与しなければ特に限定されない。環式ジケトンとしては、例えば、1,4−シクロヘキサンジオンが挙げられる。
【0034】
本発明のプロトン型βゼオライトを用いた二価フェノールの製法において使用されるケトンとして好ましいものは、直鎖状又は分岐状脂肪族モノケトン、或いは環式モノケトンであり、更に好ましいものは、直鎖状又は分岐状脂肪族モノケトンであり、その中でも4−メチル−2−ペンタノン、3−ペンタノンが特に好ましい。
【0035】
ケトンの使用量は、過酸化物に対するケトンのモル比(ケトン:過酸化物)が0.2:1〜5:1になるような割合であることが好ましい。
【0036】
本発明のプロトン型βゼオライトを用いた二価フェノールの製法では、必ずしも必須ではないが、微量の鉄イオン等の溶存金属イオンが反応に及ぼす悪影響を避けるため、少量の燐酸を添加しても構わない。燐酸としては、オルト燐酸、ピロ燐酸、メタ燐酸、三燐酸、四燐酸、ポリ燐酸、無水燐酸、燐酸性水溶液が挙げられるが、燐酸性水溶液が好ましい。燐酸性水溶液の濃度としては、0.001〜100重量%が好ましい。
【0037】
燐酸の使用量は、一価フェノールに対する燐酸の重量比(燐酸:一価フェノール)が0.0001:1〜0.05:1になるような割合であることが好ましい。
【0038】
本発明のプロトン型βゼオライトを用いた二価フェノールの製法において使用される過酸化物は、過酸化水素などの無機過酸化物、又は、ケトンパーオキサイド、脂肪族過カルボン酸などの有機過酸化物が挙げられる。
【0039】
ケトンパーオキサイドとしては、例えば、炭素原子数が3〜20個、好ましくは3〜10個であるジアルキルケトンパーオキサイドが挙げられる。これら化合物としては、例えば、ジメチルケトンパーオキサイド、ジエチルケトンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチル−n−プロピルケトンパーオキサイド、メチルイソプロピルケトンパーオキサイド、及びメチルイソブチルケトンパーオキサイドなどを挙げられる。
【0040】
脂肪族過カルボン酸としては、過酢酸、過プロピオン酸などを挙げられる。
【0041】
過酸化水素としては、0.1重量%以上、好ましくは0.1〜90重量%の過酸化水素水を使用することができるが、30〜80重量%のものが更に好ましい。
【0042】
本発明のプロトン型βゼオライトを用いた二価フェノールの製法において使用される過酸化物としては、過酸化水素またはケトンパーオキサイドか好ましい。このケトンパーオキサイドはケトンと過酸化水素の接触により合成可能であり、ここで使用されるケトンは前記と同様のものである。
【0043】
過酸化物の使用量は、一価フェノールに対する過酸化物のモル比(過酸化物:一価フェノール)が1:1〜1:100、更には1:5〜1:20になるような範囲であることが好ましい。
【0044】
過酸化物の反応系内への添加方法としては、一括して反応開始時に添加しても構わないが、副反応の併発を抑制して、高収率で反応を進行させるために、数回に分割して添加するか、または送液ポンプを用いて微量ずつ連続的に添加するのが好ましい。分割添加の場合は、一回あたりの過酸化物の一価フェノールに対する添加量は、モル比(過酸化物:一価フェノール)で0.05:100〜2:100、更に好ましくは0.1:100〜2:100である。また、分割添加、連続添加いずれの場合においても、反応系内における過酸化物の一価フェノールに対する量はモル比で0.05:100〜2:100の範囲が好ましく、更には0.1:100〜1:100の範囲が好ましい。
【0045】
前記の二価フェノールの製造において使用される本発明のプロトン型βゼオライトの形状としては、粉体、粒体、ペレット、ハニカム状成形体などを挙げることができる。
【0046】
前記の二価フェノールの製造に応じた形状としては、例えば、液相バッチ式反応器を用いて製造する時には、粉体、粒体などを使用するのが好ましく、液相流通式反応器を用いた時には、ペレット、ハニカム状成形体などが好ましい。
【0047】
前記の二価フェノールの製造において、プロトン型βゼオライトの使用量は、一価フェノールに対するプロトン型βゼオライトの重量比(βゼオライト:一価フェノール)が1:1〜1:500、更には1:5〜1:100になるような範囲であることが好ましい。
【0048】
前記の二価フェノールの製造における反応温度は、20〜300℃、更には40〜200℃であることが好ましい。反応時間は、例えば、プロトン型βゼオライトのAl:Si(原子比)の違いや反応温度によって異なるが、特に制限は無い。また、反応は大気圧で行えるが減圧又は加圧下で行ってもよい。反応は、液相で、バッチ式、流通式、トリクルベッド方式などで行うことができる。
【0049】
前記の二価フェノールの製造の方法としては、例えば、一価フェノール、過酸化水素、ケトン及び燐酸を、βゼオライトをあらかじめ充填した反応器に供給して、一価フェノールを酸化してニ価フェノールを生成させ、反応器から反応混合物を排出させる反応などが挙げられる。
【0050】
前記の二価フェノールの製造で得られる二価フェノールは、原料の一価フェノールの構造に対応して、1種類あるいは数種類のものの混合物として得られる。また、これらの二価フェノールは、常法にて分離、精製して得ることができる。
【0051】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例で制限されるものではない。
【0052】
二価フェノールの収率は、次式に従って求めたものである。なお、分析はガスクロマトグラフィーにより行った。
【0053】
【数2】
【0054】
実施例1.(H/βHNO3(38)の調製)
Al:Si=1:38であるゼオリスト製のプロトン型βゼオライト粉体(以下H/β(38)と記載)5.0gを、硝酸性水溶液(pH=1.35)が40ml入ったナスフラスコに入れ、これをオイルバスで80℃に加熱して、攪拌を行った。2時間後、ゼオライトを濾過して、イオン交換水で洗浄した後、110℃で乾燥し、550℃で2.5時間空気焼成した。得られたプロトン型βゼオライト(以下H/βHNO3(38)と記載)のICP発光分析を行ったところ、同βゼオライト中のAl:Si(原子比)は、Al:Si=1:78であった。また、NH3−TPD測定(昇温速度20℃/分、測定範囲100℃〜700℃)を行ったところ、未処理を行わなかったのものと比べ500℃以上の強い酸点に帰属される脱離ピークが著しく減少していた(図2参照)。この図に示したNH3−TPDスペクトルから、500℃以上の温度領域に存在する強い酸点の量を、前記式1から計算したところ、0.55μmol/gであったのに対し、硝酸未処理のもの(H/β(38))では3.0μmol/gと顕著な差が認められた。またFT−IRスペクトルを比較したところ、H/β(38)で検出された3782cm- 1の吸収は検出されなかった(図3参照)。
【0055】
実施例2.(H/βHNO3(13)の調製)
Al:Si=1:13であるゼオリスト製のプロトン型βゼオライト粉体(以下H/β(13)と記載)5.0gを、硝酸性水溶液(pH=1.30)が40ml入ったナスフラスコに入れ、これをオイルバスで80℃に加熱して、攪拌を行った。2時間後、ゼオライトを濾過して、イオン交換水で洗浄した後、110℃で乾燥し、550℃で2.5時間空気焼成した。得られたプロトン型βゼオライト(以下H/βHNO3(13)と記載)のICP発光分析を行ったところ、βゼオライト中のAl:Si(原子比)は、Al:Si=1:69であった。また、NH3−TPD測定(昇温速度20℃/分、測定範囲100℃〜700℃)を行ったところ、未処理のもの(H/β(13))と比べ500℃以上の強い酸点に帰属される脱離ピークが著しく減少していた。実施例1と同様にして算出した強い酸点の量は、H/βHNO3(13)では1.8μmol/gであったのに対し、H/β(13)では4.2μmol/gと顕著な差が認められた。
また、FT−IRスペクトルを比較したところ、H/β(13)で検出された3782cm- 1の吸収は検出されなかった。
【0056】
実施例3.
実施例1で調製されたH/βHNO3(38)0.20g、フェノール10.0g、3−ペンタノン0.27g、85重量%燐酸性水溶液0.02gを300mlのフラスコに入れて、窒素雰囲気に置換した後、攪拌しながら60℃まで昇温した。次いで、この温度において、60%重量過酸化水素水を0.10g滴下し、1.5分後更に0.10g、3分後更に0.10g滴下して、最初の滴下から5分になるまで反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが52.8%、ハイドロキノンが41.5%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は94.3%であった。
【0057】
実施例4.
反応温度を100℃とした以外は実施例3と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが54.9%、ハイドロキノンが41.1%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は96.0%であった。
【0058】
比較例1.
H/βHNO3(38)をH/β(38)とした以外は実施例3と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが50.0%、ハイドロキノンが34.7%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は84.7%であった。
【0059】
比較例2.
反応温度を100℃とした以外は比較例4と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが51.4%、ハイドロキノンが33.6%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は85.0%であった。
【0060】
実施例5
H/βHNO3(38)をH/βHNO3(13)とした以外は実施例4と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが52.6%、ハイドロキノンが39.1%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は91.7%であった。
【0061】
比較例3
H/βHNO3(38)をH/β(13)とした以外は実施例4と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが49.3%、ハイドロキノンが33.8%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は83.1%であった。
【0062】
【表1】
【0063】
実施例6.
実施例1で調製したH/βHNO3(38)0.20g、フェノール10.0g、3−ペンタノン0.27gを300mlのフラスコに入れ、窒素雰囲気に置換した後、攪拌しながら100℃まで昇温した。次いで、この温度において、60%重量過酸化水素水を0.10g滴下し、1.5分後更に0.10g、3分後更に0.10g、4.5分後に0.1g、6分後に0.1g、7.5分後に0.1g滴下して、最初の滴下から10分になるまで反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが48.4%、ハイドロキノンが43.7%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は92.1%であった。
【0064】
実施例7.
反応前原料に85%燐酸性水溶液0.02gを加えた以外は実施例6と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが50.4%、ハイドロキノンが40.4%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は90.8%であった。
【0065】
比較例3.
H/βHNO3(38)をH/β(38)とした以外は実施例6と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが45.1%、ハイドロキノンが37.9%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は83.1%であった。
【0066】
比較例4.
H/βHNO3(38)をH/β(38)とした以外は実施例7と同様に反応させた。
その結果、ニ価フェノールの収率は、カテコールが47.7%、ハイドロキノンが33.0%で、カテコールとハイドロキノンの合計収率は80.7%であった。
【0067】
【表2】
【0068】
【発明の効果】
本発明のプロトン型βゼオライトは、βゼオライトを酸性水溶液に浸漬する簡便な調製方法で得られるものである。本プロトン型βゼオライトは、一価フェノール類を過酸化物で酸化する二価フェノール類の製造において、低温側でも高い反応性を示し、高収率で二価フェノール類を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】プロトン型βゼオライトのアンモニア昇温脱離法(NH3−TPD)のスペクトル(模式図)
【図2】H/β(38)及びH/βHNO3(38)のアンモニア昇温脱離法(NH3−TPD)のスペクトル
【図3】H/β(38)及びH/βHNO3(38)のFT−IRスペクトル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel proton type β zeolite and a method for preparing the same, and a method for producing a dihydric phenol by oxidizing a monohydric phenol with a peroxide in the presence of the zeolite and a ketone.
[0002]
[Prior art]
As a technique for producing dihydric phenols by oxidizing monohydric phenols using zeolite as a catalyst, for example, Patent Document 1 includes an example using faujasite or mordenite containing a rare earth metal. Examples using proton type ZSM-5 are respectively described. Patent Document 3 reports a natural zeolite such as shabazite or a synthetic zeolite such as US-Y and ZSM-5. However, the yield of the desired product is not sufficient in these techniques. Moreover, there is no mention of the correlation between the strength of acid sites present on these zeolites and the catalytic activity in the production of dihydric phenols.
[0003]
Non-Patent Document 1 describes an example using TS-1 (one containing titanium in a lattice of ZSM-5). However, as shown in Non-Patent Document 2, TS-1 has problems in that the reproducibility of its preparation is often a problem and the yield of the target product is not sufficient.
[0004]
Non-Patent Document 3 describes a comparison of β-zeolite containing TS-1 and titanium in the lattice. The TS-1 yield of hydrogen peroxide is 71.5% and β-containing titanium. The yield of zeolite is 62.8%, which is not sufficient.
[0005]
Patent Document 4 and Patent Document 5 describe examples using β zeolite, and further describe that the yield of dihydric phenols is improved by using β zeolite into which alkali metal ions are introduced. However, the β zeolite described in these documents has a high temperature dependency of the reaction yield, and the yield on the low temperature side of 90 ° C. or lower was not sufficient. Accordingly, since the temperature range is limited in carrying out the reaction, further improvements have been demanded.
[0006]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 3,580,956
[Patent Document 2]
US Pat. No. 4,578,521
[Patent Document 3]
French Patent Application Publication No. 2693457
[Patent Document 4]
US Pat. No. 6,441,250
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-26623
[Non-Patent Document 1]
Advances in Catalysis, 41 (1996),
p. 253-334
[Non-Patent Document 2]
Accounts of Chemical Research, 31 (8), (1998) p. 485-493
[Non-Patent Document 3]
Journal of Physical Chemistry, 203,
(2001) p. 201-212
[Non-Patent Document 4]
Journal of Physical Chemistry, 104
(2000), p. 2853-2859
[Non-Patent Document 5]
Catalyst Preparation Chemistry, Kodansha (1980) p. 61-73
[Non-Patent Document 6]
Microporous and Mesoporous Materials, 40 (2000) p. 271-281
[Non-Patent Document 7]
Keulemans, “Gas Chromatography”, Reinhold, New York, 1957, p. 39
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to produce a novel proton type β zeolite that is easy to prepare and exhibits high reactivity even at low temperatures, and monohydric phenols using the same, to produce dihydric phenols in high yield It is to provide an industrial manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of investigations to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found a novel proton-type β zeolite, and oxidized the monohydric phenols using the zeolite to produce the dihydric phenols in a high yield. The present invention was completed by finding an industrial process for producing dihydric phenols.
That is, the present invention is as follows.
[0009]
The first invention is an ammonia temperature programmed desorption method (NH3-TPD) spectrum, there is an acid point showing a desorption peak in the range of plus or minus 100 ° C. around 330 ° C., and the amount of strong acid points showing a desorption peak of 500 ° C. or higher is 2.5 μmol / The present invention relates to a proton type β zeolite controlled to g or less.
[0010]
In the second invention, β zeolite having Al: Si (atomic ratio) of 1:25 to 1: 10000 is immersed in an acidic aqueous solution having a pH of 0 to 6, washed with water, dried, and further baked. The present invention relates to a method for preparing the proton type β zeolite of the first invention.
[0011]
The third invention relates to a process for producing dihydric phenols characterized in that monohydric phenols are oxidized with peroxides in the presence of proton type β zeolite and ketone of the first invention.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
The proton type β zeolite of the present invention can be obtained by immersing β zeolite in an acidic aqueous solution, taking it out, washing it with water, drying it, and firing it.
Here, as β zeolite, β zeolite having Al: Si (atomic ratio) of 1:25 to 1: 10000 is preferably used. This ratio can be controlled by the composition of Si compound and Al compound, which are raw materials for β zeolite, such as sodium silicate and sodium aluminate.
[0013]
As this β zeolite, proton type β zeolite, ammonium ion exchange type β zeolite, alkali metal ion exchange type β zeolite, or the like that has not been treated with the acidic aqueous solution of the present invention can be used.
As the proton type β zeolite not treated with the acidic aqueous solution of the present invention, a commercially available product or a proton type β zeolite newly prepared by the method described in Non-Patent Document 4 can be used.
A commercially available thing can be used for an ammonium ion exchange type beta zeolite. The alkali metal ion exchange type β zeolite can be prepared by the method described in Non-Patent Document 5 in which proton type β zeolite is immersed in the metal ion-containing aqueous solution such as alkali metal nitrate, hydrochloride or sulfate. .
Among these β zeolites, proton type β zeolite that has not been treated with the acidic aqueous solution of the present invention is preferably used.
[0014]
The acid used in the acidic aqueous solution of the present invention is not particularly limited, but aliphatic carboxylic acids (formic acid, acetic acid, propionic acid, citric acid, etc.), aromatic carboxylic acids (benzoic acid, etc.), amino acids (aspartic acid, Organic acids such as glutamic acid) or sulfonic acids (such as trifluoromethylsulfonic acid), or inorganic acids (such as nitric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.), but inorganic acids are preferred, and nitric acid is also preferred. Is preferred.
[0015]
As said acidic aqueous solution, what was adjusted to pH 0-6 is used. Further, the amount used is not particularly limited as long as the β zeolite is sufficiently immersed.
[0016]
The immersion temperature of the β zeolite of the present invention in an acidic aqueous solution is in the range of room temperature to 120 ° C, preferably 40 to 90 ° C.
The immersion time is 1 to 12 hours.
This dipping operation is preferably performed with stirring, but a sufficiently similar effect can be obtained even when left standing.
[0017]
Next, the β zeolite immersed in the acidic aqueous solution is taken out and washed with water. Although the extraction method is not specifically limited here, For example, it is performed by methods, such as filtration. Moreover, as water used for water washing, ion-exchange water is preferable.
[0018]
The washed β zeolite is dried.
The temperature range for drying is 90 to 150 ° C. The drying time is 1 hour to 2 days depending on the amount of β zeolite.
After this drying, the β zeolite is calcined. Although the temperature range of baking is 350-950 degreeC, 450-850 degreeC is preferable.
The firing time is 1 to 24 hours.
[0019]
The proton type β zeolite of the present invention obtained by performing the above acidic aqueous solution treatment is an ammonia temperature-programmed desorption method (NH3-TPD, temperature increase rate 20 ° C./min, measurement range 100 ° C. to 700 ° C.) When compared with an untreated spectrum, an acid point showing a desorption peak in the range of plus or minus 100 ° C. centering on 330 ° C. And the amount of strong acid sites showing a desorption peak at 500 ° C. or higher is 2.5 μmol / g or less, and further 0.0005 μmol / g (calculated from the detection limit of the desorption peak) or more and 2.5 μmol. / G or less. The untreated peak near 200 ° C. is derived from physically adsorbed ammonia based on the dispersion force and the like existing on the β zeolite structure, and is remarkably reduced by the acidic aqueous solution. (See Figure 2)
Here, the amount of strong acid sites is determined by the ammonia temperature programmed desorption method (NH3-TPD), calculated from the amount of desorbed ammonia (see Non-Patent Document 6).
In addition, the amount of desorbed ammonia is calculated according to the quantification method described in Non-Patent Document 7, with the desorption peak at 500 ° C. or higher at the bottom of the main peak centered at 330 ° C. being calculated from the previous main peak. The area was divided by an extension line and quantified from the area. (See Figure 1 and Formula 1 below)
[0020]
[Expression 1]
[0021]
(A in the formula represents a main peak centered at 330 ° C., and B represents a desorption peak at 500 ° C. or higher. See FIG. 1.)
[0022]
In addition, the proton type β zeolite of the present invention has 3782 cm when its FT-IR spectrum is compared with an untreated one.-1The absorption is below the detection limit. (See Figure 3)
[0023]
The proton-type β zeolite of the present invention is suitably used in the production of dihydric phenols that oxidize monohydric phenols with peroxides in the presence of ketones.
[0024]
Examples of the monohydric phenol used here include phenol, monovalent monoalkylphenol, monovalent halogenated phenol, and monovalent polyalkylphenol.
[0025]
Examples of the alkyl group possessed by the monovalent monoalkylphenol include linear or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms. The position of the alkyl group is not particularly limited as long as it does not participate in the reaction. These compounds include, for example, o-, m- or p-cresol, o-, m- or p-ethylphenol, o-propylphenol, p-isopropylphenol, m-butylphenol, p-isobutylphenol, pt -Butylphenol, m-isobutylphenol, p-pentylphenol, p-hexylphenol.
[0026]
Examples of the halogen atom possessed by the monovalent halogenated phenol include fluorine, chlorine, bromine and iodine. The number and position of halogen atoms are not particularly limited as long as they are not involved in the reaction. These compounds include, for example, o-, m- or p-fluorophenol, o-, m- or p-chlorophenol, o-, m- or p-bromophenol, o-, m- or p-iodination. Phenol, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- or 3,5-dichlorophenol, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2 , 6-, 3,4- or 3,5-dibromophenol, 2,3,4-, 2,3,5-, 2,3,6-, 2,4,5-, 2,4,6 -Or 3,4,5-trichlorophenol.
[0027]
Examples of the alkyl group that the monovalent polyalkylphenol has include a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The number and position of alkyl groups are not particularly limited as long as they do not participate in the reaction. Examples of these compounds include 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,5- or 3,4-dimethylphenol, 2,3,4-, 2,3, 5-, 2,3,6- or 3,4,5-trimethylphenol, 2,4,5-trimethylphenol, 2,3,4,5- or 2,3,5,6-tetramethylphenol, 2 -Ethyl-3-methylphenol, 3-t-butyl-4-methylphenol, 2-isopropyl-5-methylphenol, 2-pentyl-6-methylphenol, 3-hexyl-5-methylphenol.
[0028]
Examples of the ketone used in the method for producing a dihydric phenol using the proton type β zeolite of the present invention include monoketones and diketones. Monoketones include acyclic or cyclic monoketones. Examples of the acyclic monoketone include linear or branched aliphatic monoketone and aromatic monoketone having 3 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms. The hydrogen atom of these compounds may be substituted with a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom). The number and position of halogen atoms are not particularly limited as long as they are not involved in the reaction.
[0029]
Examples of the linear aliphatic monoketone include acetone, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2-octanone, 2-nonanone, and 3-decanone. 6-undecanone, 2-tridecanone, 7-tridecanone, 2-tetradecanone, 2-pentadecanone, 2-hexadecanone, 2-heptadecanone, 3-octadecanone, 4-nonadecanone, 1-chloro-2-propanone, 1-chloro-3 -Heptanone, 1-bromo-3-heptanone.
[0030]
Examples of the branched aliphatic monoketone include 3-methyl-2-butanone, 3-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2-pentanone, 3,3-dimethyl-2-butanone, 2,4-dimethyl- Examples include 3-pentanone, 6-methyl-2-heptanone, 2,6-dimethyl-4-heptanone, and 2,2,4,4-tetramethyl-3-heptanone. Examples of the aromatic monoketone include acetophenone, benzophenone, 1-phenyl-3-propanone, 1-phenyl-1-butanone, 1-phenyl-3-butanone, 1-phenyl-3-pentanone, 1,3-diphenyl- 2-propanone is mentioned.
[0031]
Examples of cyclic monoketones include cycloalkyl monoketones having 5 to 12 carbon atoms. The hydrogen atom of these compounds may be substituted with a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom), or a substituent such as a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. . The number and position of the substituents are not particularly limited as long as they do not participate in the reaction. Examples of these compounds include cyclopentanone, cyclohexanone, cyclododecanone, 2-chlorocyclohexanone, 2-ethyl-1-cyclopentanone, and 2-methyl-1-cyclohexanone.
[0032]
Diketones include acyclic or cyclic diketones. Examples of the acyclic diketone include linear or branched aliphatic diketones and aromatic diketones having 5 to 21 carbon atoms, preferably 5 to 12 carbon atoms. The hydrogen atom of these compounds may be substituted with a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom). The number and position of halogen atoms are not particularly limited as long as they are not involved in the reaction. Examples of the linear aliphatic diketone include 2,3-butanedione, 2,4-pentanedione, and 2,5-hexanedione. Examples of the branched aliphatic diketone include 2,5-dimethyl-3,4-hexanedione. Examples of the aromatic diketone include 1,2-diphenylethane-1,2-dione.
[0033]
Examples of the cyclic diketone include cyclic diketones having 5 to 12 carbon atoms. The hydrogen atom of these compounds may be substituted with a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom), or a substituent such as a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. . The number and position of the substituents are not particularly limited as long as they do not participate in the reaction. Examples of the cyclic diketone include 1,4-cyclohexanedione.
[0034]
Preferred as the ketone used in the process for producing a dihydric phenol using the proton type β zeolite of the present invention is a linear or branched aliphatic monoketone, or a cyclic monoketone, and more preferred is a straight chain. Or it is a branched aliphatic monoketone, and 4-methyl-2-pentanone and 3-pentanone are particularly preferable among them.
[0035]
The amount of ketone used is preferably such that the molar ratio of ketone to peroxide (ketone: peroxide) is 0.2: 1 to 5: 1.
[0036]
In the process for producing a dihydric phenol using the proton type β zeolite of the present invention, a small amount of phosphoric acid may be added in order to avoid the adverse effect of dissolved metal ions such as iron ions on the reaction. Absent. Examples of phosphoric acid include orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphoric anhydride, and phosphoric acid aqueous solution, and a phosphoric acid aqueous solution is preferable. The concentration of the phosphoric acid aqueous solution is preferably 0.001 to 100% by weight.
[0037]
The amount of phosphoric acid used is preferably such that the weight ratio of phosphoric acid to monohydric phenol (phosphoric acid: monohydric phenol) is 0.0001: 1 to 0.05: 1.
[0038]
The peroxide used in the method for producing a dihydric phenol using the proton type β zeolite of the present invention is an inorganic peroxide such as hydrogen peroxide, or an organic peroxide such as a ketone peroxide or an aliphatic percarboxylic acid. Things.
[0039]
Examples of the ketone peroxide include dialkyl ketone peroxide having 3 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms. Examples of these compounds include dimethyl ketone peroxide, diethyl ketone peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, methyl-n-propyl ketone peroxide, methyl isopropyl ketone peroxide, and methyl isobutyl ketone peroxide.
[0040]
Examples of the aliphatic percarboxylic acid include peracetic acid and perpropionic acid.
[0041]
As hydrogen peroxide, 0.1% by weight or more, preferably 0.1 to 90% by weight of hydrogen peroxide water can be used, but 30 to 80% by weight is more preferable.
[0042]
As the peroxide used in the process for producing a dihydric phenol using the proton type β zeolite of the present invention, hydrogen peroxide or ketone peroxide is preferable. This ketone peroxide can be synthesized by contacting a ketone with hydrogen peroxide, and the ketone used here is the same as described above.
[0043]
The amount of peroxide used is such that the molar ratio of peroxide to monohydric phenol (peroxide: monohydric phenol) is 1: 1 to 1: 100, more preferably 1: 5 to 1:20. It is preferable that
[0044]
As a method for adding peroxide into the reaction system, it may be added all at once at the start of the reaction, but in order to prevent the side reactions from occurring and to advance the reaction in a high yield, several times. It is preferable to add in portions or to add continuously in small amounts using a liquid feed pump. In the case of divided addition, the addition amount of peroxide to monohydric phenol per time is 0.05: 100 to 2: 100, more preferably 0.1 in terms of molar ratio (peroxide: monohydric phenol). : 100-2: 100. In addition, in any case of divided addition and continuous addition, the amount of peroxide to monohydric phenol in the reaction system is preferably in the range of 0.05: 100 to 2: 100, more preferably 0.1: A range of 100 to 1: 100 is preferred.
[0045]
Examples of the shape of the proton-type β zeolite of the present invention used in the production of the dihydric phenol include powders, granules, pellets, and honeycomb-shaped formed bodies.
[0046]
As the shape according to the production of the dihydric phenol, for example, when producing using a liquid phase batch reactor, it is preferable to use powder, granules, etc., and a liquid phase flow reactor is used. Pellets and honeycomb shaped bodies are preferable.
[0047]
In the production of the dihydric phenol, the amount of the proton type β zeolite used is such that the weight ratio of the proton type β zeolite to the monohydric phenol (β zeolite: monohydric phenol) is 1: 1 to 1: 500, and further 1: The range is preferably 5 to 1: 100.
[0048]
The reaction temperature in the production of the dihydric phenol is preferably 20 to 300 ° C, more preferably 40 to 200 ° C. The reaction time varies depending on, for example, the difference in Al: Si (atomic ratio) of the proton type β zeolite and the reaction temperature, but is not particularly limited. The reaction can be performed at atmospheric pressure, but may be performed under reduced pressure or increased pressure. The reaction can be carried out in a liquid phase by a batch system, a flow system, a trickle bed system, or the like.
[0049]
As a method for producing the dihydric phenol, for example, monohydric phenol, hydrogen peroxide, ketone and phosphoric acid are supplied to a reactor pre-filled with β zeolite, and the monohydric phenol is oxidized to dihydric phenol. And a reaction for discharging the reaction mixture from the reactor.
[0050]
The dihydric phenol obtained by the production of the dihydric phenol can be obtained as one kind or a mixture of several kinds corresponding to the structure of the monohydric phenol of the raw material. These dihydric phenols can be obtained by separation and purification by a conventional method.
[0051]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not restrict | limited by these Examples.
[0052]
The yield of dihydric phenol is determined according to the following formula. The analysis was performed by gas chromatography.
[0053]
[Expression 2]
[0054]
Example 1. (H / βHNO3(Preparation of (38))
Eggplant flask in which 5.0 g of proton type β zeolite powder (hereinafter referred to as H / β (38)) manufactured by Zeolis with Al: Si = 1: 38 and 40 ml of aqueous nitric acid solution (pH = 1.35) are contained. The mixture was heated to 80 ° C. in an oil bath and stirred. After 2 hours, the zeolite was filtered, washed with ion-exchanged water, dried at 110 ° C., and calcined at 550 ° C. for 2.5 hours. Proton type β zeolite obtained (hereinafter referred to as H / βHNO)3As a result of the ICP emission analysis of (38), the Al: Si (atomic ratio) in the β zeolite was Al: Si = 1: 78. NH3-TPD measurement (temperature increase rate 20 ° C./min, measurement range 100 ° C. to 700 ° C.) showed a marked desorption peak attributed to a strong acid point of 500 ° C. or higher compared to the untreated sample. It decreased (see FIG. 2). NH shown in this figure3From the -TPD spectrum, the amount of strong acid sites present in the temperature region of 500 ° C. or higher was calculated from the above formula 1, and was 0.55 μmol / g, whereas that of nitric acid untreated (H / β In (38)), a remarkable difference of 3.0 μmol / g was recognized. Further, when the FT-IR spectrum was compared, it was found to be 3782 cm detected by H / β (38).- 1No absorption was detected (see FIG. 3).
[0055]
Example 2 (H / βHNO3(13) Preparation)
Eggplant flask containing 5.0 g of Zeolist proton type β zeolite powder (hereinafter referred to as H / β (13)) having Al: Si = 1: 13 and 40 ml of aqueous nitrate solution (pH = 1.30) The mixture was heated to 80 ° C. in an oil bath and stirred. After 2 hours, the zeolite was filtered, washed with ion-exchanged water, dried at 110 ° C., and calcined at 550 ° C. for 2.5 hours. Proton type β zeolite obtained (hereinafter referred to as H / βHNO)3When the ICP emission analysis of (described as (13)) was performed, the Al: Si (atomic ratio) in the β zeolite was Al: Si = 1: 69. NH3-TPD measurement (temperature increase rate 20 ° C./min, measurement range 100 ° C. to 700 ° C.) is attributed to a strong acid point of 500 ° C. or higher compared to the untreated one (H / β (13)). The desorption peak was significantly reduced. The amount of strong acid sites calculated in the same manner as in Example 1 is H / βHNO.3In (13), it was 1.8 μmol / g, whereas in H / β (13), a significant difference was observed with 4.2 μmol / g.
Moreover, when the FT-IR spectrum was compared, it was detected by H / β (13) at 3782 cm.- 1No absorption was detected.
[0056]
Example 3
H / βHNO prepared in Example 13(38) 0.20 g, 10.0 g phenol, 0.27 g 3-pentanone, 0.02 g 85% by weight phosphoric acid aqueous solution were placed in a 300 ml flask and replaced with a nitrogen atmosphere. Warm up. Next, at this temperature, 0.10 g of 60% by weight hydrogen peroxide solution was dropped, and after 1.5 minutes, further 0.10 g, and after 3 minutes, another 0.10 g was dropped, until 5 minutes from the first drop. Reacted.
As a result, the yield of divalent phenol was 52.8% for catechol and 41.5% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 94.3%.
[0057]
Example 4
The reaction was conducted in the same manner as in Example 3 except that the reaction temperature was 100 ° C.
As a result, the yield of dihydric phenol was 54.9% for catechol and 41.1% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 96.0%.
[0058]
Comparative Example 1
H / βHNO3The reaction was conducted in the same manner as in Example 3 except that (38) was changed to H / β (38).
As a result, the yield of dihydric phenol was 50.0% for catechol and 34.7% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 84.7%.
[0059]
Comparative Example 2
The reaction was conducted in the same manner as in Comparative Example 4 except that the reaction temperature was 100 ° C.
As a result, the yield of dihydric phenol was 51.4% for catechol and 33.6% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 85.0%.
[0060]
Example 5
H / βHNO3(38) H / βHNO3The reaction was conducted in the same manner as in Example 4 except that (13) was used.
As a result, the yield of dihydric phenol was 52.6% for catechol and 39.1% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 91.7%.
[0061]
Comparative Example 3
H / βHNO3The reaction was conducted in the same manner as in Example 4 except that (38) was changed to H / β (13).
As a result, the yield of dihydric phenol was 49.3% for catechol and 33.8% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 83.1%.
[0062]
[Table 1]
[0063]
Example 6
H / βHNO prepared in Example 13(38) 0.20 g, 10.0 g of phenol, and 0.27 g of 3-pentanone were placed in a 300 ml flask and replaced with a nitrogen atmosphere, and then heated to 100 ° C. with stirring. Next, at this temperature, 0.10 g of 60% by weight hydrogen peroxide solution was added dropwise, 1.5 minutes later 0.10 g, 3 minutes further 0.10 g, 4.5 minutes 0.1 g, 6 minutes later 0.1 g, 0.1 g was added dropwise after 7.5 minutes, and the reaction was continued until 10 minutes from the first addition.
As a result, the yield of dihydric phenol was 48.4% for catechol and 43.7% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 92.1%.
[0064]
Example 7
The reaction was conducted in the same manner as in Example 6 except that 0.02 g of 85% phosphoric acid aqueous solution was added to the raw material before the reaction.
As a result, the yield of divalent phenol was 50.4% for catechol and 40.4% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 90.8%.
[0065]
Comparative Example 3
H / βHNO3The reaction was conducted in the same manner as in Example 6 except that (38) was changed to H / β (38).
As a result, the yield of dihydric phenol was 45.1% for catechol and 37.9% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 83.1%.
[0066]
Comparative Example 4
H / βHNO3The reaction was conducted in the same manner as in Example 7 except that (38) was changed to H / β (38).
As a result, the yield of dihydric phenol was 47.7% for catechol and 33.0% for hydroquinone, and the total yield of catechol and hydroquinone was 80.7%.
[0067]
[Table 2]
[0068]
【The invention's effect】
The proton type β zeolite of the present invention is obtained by a simple preparation method in which β zeolite is immersed in an acidic aqueous solution. This proton type β zeolite exhibits high reactivity even at low temperatures in the production of dihydric phenols that oxidize monohydric phenols with peroxides, and can produce dihydric phenols in a high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 Ammonia temperature programmed desorption method (NH3-TPD) spectrum (schematic diagram)
FIG. 2: H / β (38) and H / βHNO3(38) Ammonia temperature programmed desorption method (NH3-TPD) spectrum
FIG. 3. H / β (38) and H / βHNO3FT-IR spectrum of (38)
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