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JP5373066B2 - 多価フェノールを製造する方法 - Google Patents
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Description

本発明は、多価フェノールを製造する方法に関する。
ハイドロキノンは、ベンゼン環上に2つの水酸基を有する2価フェノールであり、重合防止剤、写真現像薬、染料中間物(顔料等)の工業薬品や、医薬、農薬、香料等の原料として重要な化合物である。また、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンは、ベンゼン環上に3つの水酸基を有する3価フェノールであり、酸素吸収剤などの工業薬品や、医薬、農薬等の原料として重要な化合物である。現在、これらの多価フェノールは、年間数万トンが石油を原料として製造されている。しかしながら、地球環境汚染の現況を鑑み、石油に依存しない新しい生産方法を開発することが急務になっている。
非特許文献1には、2−デオキシ−scyllo−イノソース(以下、DOIともいう。)を出発物質とした化学法により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン(以下、THBともいう。)及びハイドロキノンを製造する技術が記載されている。非特許文献1では、0.5Mリン酸中加熱還流することによりDOIからTHBを生成し、得られたTHBを接触還元及び脱水反応することでハイドロキノンが得られることが記載されている。THBは、DOIから39%の収率で得られ、ハイドロキノンは、THBから53%の収率で得られることが記載されている。
また、非特許文献2には、THBから4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン(以下、DHQともいう。)を製造する方法が記載されている。この方法によれば、HPLC分析法によりDHQが収率70%、純度90%で得られることが記載されている。
また、非特許文献3には、DHQからハイドロキノンを製造する方法が記載されている。この方法によれば、ハイドロキノンが〜収率80%で得られることが記載されている。
非特許文献4は、化学法ではなく酵素法により、THBからDHQを製造する方法が記載されている。非特許文献4において、DHQの収率は明らかにされていない。
J.Am.Chem.Soc.,2002,124,5926−5927 Tetrahedron,Vol.50,No.21,6377−6386,1994 Vestsi Akad. Navuk BSSR.Ser.khim.navuk.,1990,1,67−71 Arch Microbiol,2000,173,206−212
しかしながら、上記文献記載の従来技術では、化学法によりハイドロキノンを工業的に生成する手法として、収率の点で改善の余地があった。特に、DOIからTHBを得る工程について、さらなる収率の向上が期待された。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、化学法を用いて、THB及びハイドロキノンを工業的に製造可能にすることにある。
本発明によれば、2−デオキシ−scyllo−イノソースから多価フェノールを製造する方法であって、以下(a)〜(d)に示す工程を用いて製造されることを特徴とする、多価フェノールを製造する方法が提供される。
(a)脱水反応により、2−デオキシ−scyllo−イノソースから下記式(1)で示す化合物を製造する第1工程、
(b)脱水反応により、前記第1工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する第2工程、
(c)金属触媒を用いた接触水素化反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を製造する第3工程、
(d)4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱することによりハイドロキノンを製造する第4工程。
Figure 0005373066
この発明によれば、DOIからTHBを得る反応において、反応中間体となる上記式(1)で示す化合物を用いて脱水反応を行うことにより、副生成物の量を低減することができる。したがって、化学法を用いてTHB及びハイドロキノンを工業的に製造することが可能になる。
なお、本発明において、多価フェノールとは、ベンゼン環に少なくとも2以上のヒドロキシル基が結合している化合物をいい、THB及びハイドロキノンは、多価フェノールに含まれる。
また、本発明で用いられるDHQは一つの極限構造を代表したものであり、例えば3,6−ジヒドロキシヘキサ−2−エノンの構造であってもよいし、その他の互変異性体であってもよい。
本発明によれば、工業生産に適したTHB及びハイドロキノンの化学的生産方法が提供される。
上述した目的、及びその他の目的、特徴及び利点は、以下に述べる好適な実施の形態、及びそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
本発明に係るハイドロキノンの製造方法を反応式に示した図である。
図1は、本発明に係る多価フェノールの製造方法を反応式に示した図である。(a)は、脱水反応により、DOIから式(1)で示す化合物を製造する工程であり、(b)は、脱水反応により、第1工程で得られた式(1)で示す化合物から、THBを製造する第2工程であり、(c)は、金属触媒を用いた接触水素化反応により、THBからDHQ又はその塩を製造する第3工程であり、(d)は、DHQ又はその塩を加熱することによりハイドロキノンを製造する第4工程である。
(第1の実施形態)
本実施形態では、本発明の工程(a)及び(b)について具体的に説明する。すなわち、本実施形態では、酸触媒の非存在下、脱水反応により、本発明の第2工程(b)を実行する。この方法によれば、DOIからTHBを得る反応において、反応中間体となる上記式(1)で示す化合物を用い、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。これにより、酸触媒の存在下で生じる副生成物の量を低減することができる。したがって、化学法を用いてTHBを工業的に製造することが可能になる。
本実施形態の方法では、上記式(1)で示す化合物を反応溶媒に溶解し、120℃以上に加熱しながら脱水反応を行うことが好ましい。反応温度は、120℃〜200℃とするとより好ましい。反応溶媒は、水を用いることができる。反応させる式(1)の濃度は、1〜40重量%とすると好ましい。反応時間は、30分〜12時間が好ましい。
上記式(1)で示す化合物は、本発明の工程(a)に従い、DOIから脱水反応により製造することができる。このときの反応条件としては、酸触媒の非存在下に80℃以上に加熱しながら脱水反応を行うことが好ましく、80℃〜200℃がより好ましい。また、反応溶媒は、水を用いることができる。反応させるDOIの濃度は、1〜40重量%とすると好ましい。反応時間は、30分〜20時間が好ましく、1〜3時間とするとより好ましい。
また、DOIから、ワンポットでTHBを製造してもよい。ここでいうワンポットとは、複数の反応を同一反応容器で行うことを意味し、具体的にはDOIから2分子の水を脱離することである。なお、DOIから1分子の水が脱離することにより、式(1)で示す化合物となり、式(1)で示す化合物からさらに1分子の水が脱離することで、THBとなる。
DOIから、ワンポットでTHBを得る反応条件としては、120℃以上に加熱しながら酸触媒の非存在下に脱水反応を行う。反応温度は、80℃〜200℃が好ましく、120℃〜200℃とするとより好ましく、150℃〜200℃とするとさらに好ましい。反応溶媒は、水を用いると好ましい。反応させるDOIの濃度は、は、1〜40重量%とすると好ましい。反応時間は、30分〜12時間が好ましく、1〜3時間とするとより好ましい。
本実施形態では、収率を向上させるという観点からは、反応溶媒として、溶存酸素量の少ない溶媒を用いることが好ましい。具体的には、溶存酸素量を0.1mg/L以下にすると好ましく、0.02mg/L以下がより好ましい。溶媒を脱酸素させる手法としては、減圧する方法や不活性ガスで置換する方法などを用いることができる。不活性ガスで置換する方法を用いた場合、不活性ガスとしては、たとえば、ヘリウム、窒素、アルゴン等を用いることができる。不活性ガスを1〜20時間通気した溶媒を用いることで、溶存酸素量を十分に低減することができる。
なお、DOIに代えて、2,3,4,5−テトラヒドロキシ−シクロヘキサン−1−オンを用いることもできる。
反応終了後は、減圧下溶媒を蒸散させて濃縮することにより、THBを単離することができる。得られたTHBは、シリカゲルクロマトグラフィー又は再結晶等の公知の精製手段を用いることで純度を高めることができる。
つづいて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の方法によれば、DOIからTHBを得る反応において、反応中間体となる上記式(1)で示す化合物を用い、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。これにより、酸触媒の存在下で生じる副生成物の量を低減することができる。したがって、化学法を用いてTHBを工業的に製造することが可能になる。
従来のように、酸触媒の存在下で、DOIや上記式(1)で示す化合物を脱水反応させると、下記式(4)で示す化合物(以下、二量体という)が得られることが本発明者らによって明らかとなった。得られたTHBをそのままハイドロキノンの製造に用いると、二量体も接触還元及び脱水され新たな副生成物を生じるため、ハイドロキノンに混入して、ハイドロキノンの純度を低下させてしまうという問題があった。
Figure 0005373066
しかしながら、本実施形態の方法では、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。こうすることで、二量体の生成を防ぐことができる。したがって、THBを効率よく得ることができる。
(第2の実施形態)
本実施形態では、本発明の第3工程(c)及び第4工程(d)について具体的に説明する。
上記述べたように、化学法によりハイドロキノンを工業的に生成する手法としては、上記文献記載の従来技術では、収率の点で改善の余地があった。例えば、THBからハイドロキノンを合成する工程について、さらなる収率の向上が期待された。
非特許文献1では、THBからハイドロキノンを製造する工程においてDHQが中間体となることが記載されていない。また、THBからDHQを得る反応の収率及びDHQからハイドロキノンを得る反応の収率がそれぞれ具体的に明らかにされていない。
また、非特許文献2におけるDHQの収率は、純度も考慮すると、63%となる。しかしながら、従来の石油法に代えて化学法を採用するためには、さらなる収率の向上が望まれる。
また、非特許文献3では、反応温度や使用する酸触媒が具体的に明らかにされていない。そのため、非特許文献3に記載の内容に基づいて、DHQからハイドロキノンを生成することができなかった。
本実施形態では、本発明の第4工程(d)において、芳香族化合物の存在下にDHQを加熱する工程を実行し、加熱する芳香族化合物又はDHQの一方が塩を形成しており、前記芳香族化合物は、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する、ハイドロキノンを製造する方法が提供される。
本実施形態の方法によれば、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物及びDHQのいずれか一方を塩形成させて加熱する。こうすることで、副反応を抑えつつ、ハイドロキノンの生成反応を優位に進行させることができる。したがって、ハイドロキノンを工業的に製造することが可能になる。
以下、本実施形態についてさらに詳細に説明する。
本実施形態は、本発明の第3工程(c)及び第4工程(d)を行い、ハイドロキノンを製造する方法である。具体的には、第3工程(c)として、下記の工程(c−1)を実行し、第4工程(d)として、下記の工程(d−1)を実行する。
(c−1)鉄元素を金属成分として含む金属触媒を用いた接触水素化反応によりTHBからDHQを製造する工程。
(d−1)芳香族化合物塩の存在下にDHQを加熱する工程。
以下、各工程について具体的に説明する。
1.工程(c−1)
THBは、特許文献1記載の方法を用いて製造してもよいし、第1の実施形態で説明した方法を用いて製造してもよい。
元素とは、鉄、ニッケル、及び、コバルトをいう。本実施形態では、ニッケル、又は、コバルトを金属成分とすると好ましく、ニッケルが特に好ましい。金属触媒は、ラネーニッケル若しくはラネーコバルトなどのラネー合金、又は、担体にニッケル又はコバルトなどの金属成分が担持された金属触媒を用いることが好ましい。担体としては、活性炭、シリカゲル、アルミナ、グラファイト、珪藻土、軽石、モンモリロナイト、ゼオライトなどを用いるとよく、特にアルミナが好ましい。また、その担持量は、通常、担体に対して0.01〜60重量%の範囲であり、好ましくは0.3〜50重量%である。触媒の添加量は、THBに対して0.01〜20重量%にすると好ましい。
本実施形態の接触水素化反応は、塩基性化合物の存在下に行うことができる。こうすることで、DHQを塩として得ることができる。塩基性化合物として、無機塩基化合物、有機塩基化合物、又はこれらの混合物を用いることができる。無機塩基化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、及び、水酸化アンモニウムからなる群から選択することができる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及び、セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及び、バリウムなどが挙げられる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、及び、水酸化セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられる。また、有機塩基化合物として、下記式(5)で示す四級アンモニウム塩又は四級ホスホニウム塩、下記式(6)で示すアルカリ金属アルコキシド又はアルカリ金属アリールオキシド、下記式(7)に示すアミン、環状アミン、含窒素複素環式化合物からなる群から選択することができる。
Figure 0005373066
上記式(5)中、Mは、窒素原子又はリン原子を示し、Rは、水素又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分枝鎖状アルキル基、又は、置換又は無置換フェニル基を示し、互いに同一であっても、異なっていてもよいが、Rの全てが水素であるものは含まない。
OX(6)
上記式(6)中Rは、炭素数1〜12の直鎖状若しくは分枝鎖状アルキル基、又は、炭素数6〜12の置換又は無置換フェニル基を示す。Xは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、又は、セシウムを示す。
N(7)
上記式(7)中Rは、水素又は炭素数1〜12の直鎖状若しくは分枝鎖状アルキル基、又は、置換又は無置換フェニル基を示し、互いに同一であっても、異なっていてもよいが、Rの全てが水素であるものは含まない。
上記式(5)で示す四級アンモニウム塩としては、例えば、メチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、エチルアンモニウムヒドロキシド、ジエチルアンモニウムヒドロキシド、トリエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ブチルアンモニウムヒドロキシド、ジブチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチ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、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチ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メトキシド、テトラブチルアンモニウムエトキシド、テトラブチルアンモニウムブトキシドなどが挙げられる。
また、上記式(5)で示す四級ホスホニウム塩としては、例えば、テトラメチルホスホニウムヒドロキシド、テトラエチルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド、テトラフェニルホスホニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
また、上記式(6)で示すアルカリ金属アルコキシドとしては、例えば、リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ルビジウムメトキシド、セシウムメトキシド、リチウムエトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、ルビジウムエトキシド、セシウムエトキシド、リチウムプロポキシド、ナトリウムプロポキシド、カリウムプロポキシド、ルビジウムプロポキシド、セシウムプロポキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムイソプロポキシド、ルビジウムイソプロポキシド、セシウムイソプロポキシド、リチウムブトキシド、ナトリウムブトキシド、カリウムブトキシド、ルビジウムブトキシド、セシウムブトキシド、ナトリウム−t−ブトキシド、カリウム−t−ブトキシドなどが挙げられる。また、上記式(6)で示すアルカリ金属アリールオキシドとしては、例えば、リチウムフェノキシド、ナトリウムフェノキシド、カリウムフェノキシド、ルビジウムフェノキシド、セシウムフェノキシド、o−クレゾールのリチウム塩、o−クレゾールのナトリウム塩、o−クレゾールのカリウム塩、o−クレゾールのルビジウム塩、o−クレゾールのセシウム塩、m−クレゾールのリチウム塩、m−クレゾールのナトリウム塩、m−クレゾールのカリウム塩、m−クレゾールのルビジウム塩、m−クレゾールのセシウム塩、p−クレゾールのリチウム塩、p−クレゾールのナトリウム塩、p−クレゾールのカリウム塩、p−クレゾールのルビジウム塩、p−クレゾールのセシウム塩、カテコールのリチウム塩、カテコールのナトリウム塩、カテコールのカリウム塩、カテコールのルビジウム塩、カテコールのセシウム塩、レゾルシノールのリチウム塩、レゾルシノールのナトリウム塩、レゾルシノールのカリウム塩、レゾルシノールのルビジウム塩、レゾルシノールのセシウム塩、ハイドロキノンのリチウム塩、ハイドロキノンのナトリウム塩、ハイドロキノンのカリウム塩、ハイドロキノンのルビジウム塩、ハイドロキノンのセシウム塩、1,2,3−トリヒドロキシベンゼンのリチウム塩、1,2,3−トリヒドロキシベンゼンのナトリウム塩、1,2,3−トリヒドロキシベンゼンのカリウム塩、1,2,3−トリヒドロキシベンゼンのルビジウム塩、1,2,3−トリヒドロキシベンゼンのセシウム塩、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンのリチウム塩、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンのナトリウム塩、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンのカリウム塩、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンのルビジウム塩、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンのセシウム塩、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンのリチウム塩、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンのナトリウム塩、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンのカリウム塩、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンのルビジウム塩、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンのセシウム塩、1−ナフトールのリチウム塩、1−ナフトールのナトリウム塩、1−ナフトールのカリウム塩、1−ナフトールのルビジウム塩、1−ナフトールのセシウム塩、2−ナフトールのリチウム塩、2−ナフトールのナトリウム塩、2−ナフトールのカリウム塩、2−ナフトールのルビジウム塩、2−ナフトールのセシウム塩などが挙げられる。
また、上記式(7)で示すアミンとしては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。また、上記式(7)で示す環状アミンとしては、例えば、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、キヌクリジンなどが挙げられる。また、上記式(7)で示す含窒素複素環式化合物としては、例えば、ピロール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、テトラゾール、イミダゾリン、DBU(1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7)などが挙げられる。
THBは、溶媒に溶解すると好ましい。溶媒としては、水又は炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状の脂肪族アルコールを用いることができる。炭素数1〜12の脂肪族アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、ドデカノールが好ましい。使用する溶媒は、環境保護の観点から水が特に好ましい。反応させるTHBの濃度は、1〜50重量%とすると好ましく、2〜40重量%がより好ましく、2〜30重量%がさらに好ましく、効率よく工業生産を行うという観点から10〜30重量%とすると特に好ましい。下限を1重量%以上とすることで、反応容積が大きくなりすぎず、また、上限を50重量%以下とすることで、溶液粘度が高くなりすぎないので、工業生産により好適である。
本実施形態では、収率を向上させるという観点からは、反応溶媒として、溶存酸素量の少ない溶媒を用いることが好ましい。具体的には、溶存酸素量を0.1mg/L以下にすると好ましく、0.02mg/L以下がより好ましい。溶媒を脱酸素させる手法としては、第1の実施形態で説明した手法を用いることができる。
水素化ガスとしては、触媒毒、例えば一酸化炭素又は硫化水素を含有しない随意の水素含有ガス混合物を使用することができる。不活性ガスを混合してもよいが、純度95%以上の水素を用いることが好ましく、純度98%以上の水素を用いることが特に好ましい。不活性ガス成分は例えば窒素又はアルゴンを用いることができる。水素圧力は、0.1〜15MPaが好ましく、0.2〜10MPaが特に好ましい。反応を温和な条件で行うことにより副反応を抑制し、副生成物の生成を抑えることができるため、好ましい。したがって、接触水素化反応の反応温度は、10℃以上溶媒の沸点以下が好ましく、溶媒として水を用いた場合は、10〜100℃が好ましく、20〜80℃とするとより好ましい。反応時間は、1〜100時間が好ましい。
反応終了後は、反応系内を不活性ガスで置換し、濾紙やセライトなどを用いて濾過により金属触媒を除去することで、DHQ又はその塩を得ることができる。その後、必要に応じて中和してDHQ塩からDHQを調製し、液液抽出などを行うことでDHQを単離してもよい。
2.工程(d−1)
工程(d−1)では、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物の塩を用いる。該芳香族化合物の塩は、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物と塩基性化合物とを混合して調製することができる。調製に用いる芳香族化合物としては、芳香環に1〜3つのヒドロキシル基が結合した芳香族化合物が好ましく、芳香環に2つのヒドロキシル基が結合した芳香族化合物がより好ましい。1つのヒドロキシル基を有する芳香族化合物としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、1−ナフトール、2−ナフトール等が挙げられる。2つのヒドロキシル基を有する芳香族化合物としては、カテコール、ハイドロキノン、レゾルシノール等が挙げられる。3つのヒドロキシル基を有する芳香族化合物としては、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン,1,2,4−トリヒドロキシベンゼン(THB)、及び、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンが挙げられる。調製に用いる塩基性化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、及び水酸化アンモニウムからなる群から選択することができる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及び、セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、及び、バリウムなどが挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、及び、水酸化セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウムなどが挙げられる。このように調製される芳香族化合物の塩の中でも、フェノール、カテコール、ハイドロキノン、レゾルシノール、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン,1,2,4−トリヒドロキシベンゼン(THB)、及び、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンからなる群から選択される芳香族化合物のアルカリ金属塩が特に好ましく、これらのナトリウム塩がさらに好ましい。
また、工程(d−1)では、芳香族化合物の塩とDHQとを混合する混合工程をさらに含んでいてもよい。たとえば、この混合工程においてハイドロキノンの塩を芳香族化合物の塩としてDHQと混合させた後、ハイドロキノンの塩の存在下にDHQを加熱させてもよい。また、工程(d−1)では、DHQを溶媒に溶解し、芳香族化合物の塩を添加した溶液中で加熱してもよい。反応溶媒は、水、炭素数2〜12の脂肪族アルコール、又は、非プロトン性極性溶媒を用いると好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、炭素数2〜12の脂肪族ニトリル、芳香族ニトリル、炭素数2〜12の脂肪族又は脂環式エーテル及び炭素数3〜12のジアルキルケトンからなる群から選択することができる。炭素数2〜12の脂肪族アルコールとしては、エタノール、プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、ドデカノールがより好ましい。炭素数2〜12の脂肪族ニトリルとしては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルがより好ましい。また、芳香族ニトリルには、ベンゾニトリルがより好ましい。炭素数2〜12の脂肪族又は脂環式エーテルとしては、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンがより好ましい。炭素数3〜12のジアルキルケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、3−メチル−2−ブタノン、2−ペンタノン、ジエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、3−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、イソアミルメチルケトン、2−メチル−3−ヘキサノン、3−メチル−2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、エチルイソブチルケトン、5−メチル−3−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、5−ノナノンがより好ましい。環境負荷の低減のためには、反応溶媒として水を用いると特に好ましい。
本実施形態では、収率を向上させるという観点からは、反応溶媒として、溶存酸素量の少ない溶媒を用いることが好ましい。具体的には、溶存酸素量を0.1mg/L以下にすると好ましく、0.02mg/L以下がより好ましい。溶媒を脱酸素させる手法としては、第1の実施形態で説明した方法と同様な手法を用いることができる。
用いる芳香族化合物の塩の量に制限はないが、通常、DHQ100重量部に対し、10〜200重量部であり、好ましくは80〜120重量部、さらに好ましくは100重量部である。さらに、上記芳香族化合物の塩に加えて、同種又は異種の塩を形成していない芳香族化合物を共存させてもよい。その際、共存させる芳香族化合物の量に制限はないが、通常、DHQの100重量部に対し、1〜500重量部であり、好ましくは50〜450重量部、さらに好ましくは、100〜400重量部である。反応させるDHQの濃度は、0.5〜30重量%が好ましく、1〜20重量%がより好ましい。加熱する温度は、120℃以上とすると好ましい。加熱する温度の上限は、特にないが、300℃以下とすると好ましく、250℃以下とするとより好ましく、220℃以下とすると、さらに好ましい。加熱する温度の下限は、特にないが、120℃以上とすると好ましく、140℃以上とするとより好ましい。こうすることで、副反応を低減し、式(8)や式(9)で表される化合物の生成量を少なくすることができる。
Figure 0005373066
Figure 0005373066
反応時間は1分〜30時間が好ましく、10分〜20時間がより好ましく、15分〜10時間が特に好ましい。
なお、芳香族化合物とともに下記式(3)で表される固体酸触媒を共存させることもできる。
[(M2/pO]・Al・[rSiO・tHO](3)
上記式(3)中、Mは、Na,K,Ca及びBaからなる群から選ばれる金属原子であり、pは1又は2であり、qは0又は1であり、rは2〜10であり、tは2〜7である。
上記式(3)で表される固体酸触媒としては、ゼオライト、アルミナが例示される。ゼオライトとしては、A、β、L、T、X、Y、ZSM−5、モルデナイト、シャバサイト、エリオナイトなどが例示される。
また、下記式(10)で表される化合物又はその水和物を含有する固体酸触媒を芳香族化合物とともに共存させてもよい。
(Na,Ca)1/3(Al,Mg)[(OH)|Si10](10)
上記式(10)で表される固体酸触媒としては、活性白土、モンモリロナイトなどが例示される。
反応終了後は、必要に応じて酸を添加した後に、減圧下溶媒を蒸散させて濃縮することにより、ハイドロキノンを単離することができる。得られたハイドロキノンは、シリカゲルクロマトグラフィー又は再結晶等の公知の精製手段を用いることで純度を高めることができる。
つづいて、本実施形態の作用効果について説明する。この方法によれば、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物の塩の存在下に、DHQを加熱する。こうすることで、副反応を抑えつつ、ハイドロキノンの生成反応を優位に進行させることができる。したがって、ハイドロキノンを工業的に製造することが可能となる。
工程(c−1)の方法によれば、鉄族元素を金属成分として含む金属触媒を用いた接触水素化反応を行う。つまり、この方法では、パラジウム、ルテニウム、ロジウムといった白金族金属触媒を用いずに鉄族金属触媒を用いて接触水素化反応を行う。鉄族金属は、白金族金属と比較して、水素の接触還元反応をより温和に進行させることができる。したがって、THBからDHQを、収率よく製造することができる。また、ニッケルやコバルトは、白金族金属に比較してクラーク数が高い金属である。したがって、安価に入手することができ、より工業的生産に適する手法を実現することができる。
DHQから酸触媒の存在下ハイドロキノンが生成することは非特許文献3に記載されていた。しかしながら、非特許文献3に記載された方法では、再現性に乏しく、工業生産には適用することができなかった。本発明者らの知見によれば、DHQからハイドロキノンの生成反応は、たとえば、80℃〜100℃程度の低い温度条件下で酸触媒を用いた脱水反応を行うと、副反応が優位に進行することが明らかとなった。この副反応における生成物の構造は明らかではないが、反応終了後にタール状の物質が生成していることから、DHQの重合反応が進行していることが予想された。
上記知見に基づき、本発明者が鋭意精鋭を重ねたところ、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物の塩の存在下にDHQを加熱しながら反応を行うと、ハイドロキノンの生成反応が優位に進行することが明らかとなった。したがって、本実施形態の方法によれば、ハイドロキノンを安定して効率よく製造でき、ハイドロキノンを工業的に量産することが可能になる。
ところで、本実施形態は、加熱する芳香族化合物又はDHQのいずれか一方が塩を形成していればよく、芳香族化合物の存在下に、DHQの塩を加熱してもよい。DHQの塩は、工程(c−1)における接触水素化反応を塩基性化合物存在下に行い、金属触媒を除去することにより得ることができる。また、DHQの塩は、DHQにアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及び水酸化アンモニウムからなる群から選択される無機塩基化合物を添加することで調製してもよい。このとき使用する芳香族化合物としては、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物であればよく、芳香環に1〜3つのヒドロキシル基が結合した芳香族化合物がより好ましく、2つのヒドロキシル基が結合した芳香族化合物がより好ましい。1つのヒドロキシル基を有する芳香族化合物としては、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、1−ナフトール、2−ナフトール等が挙げられる。2つのヒドロキシル基を有する芳香族化合物としては、カテコール、ハイドロキノン、レゾルシノール等が挙げられる。3つのヒドロキシル基を有する芳香族化合物としては、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、THB、及び、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンが挙げられる。
DHQの塩は、必要に応じて反応溶媒に溶解し、芳香族化合物を添加して加熱してもよい。反応溶媒は上記説明したものと同じものを用いることができる。用いる芳香族化合物の量に制限はないが、通常、DHQの塩100重量部に対し、10〜1000重量部であり、好ましくは50〜750重量部、さらに好ましくは100〜500重量部である。さらに、芳香族化合物として、上に例示した化合物を単独もしくは2種以上を併用して用いることもできる。その場合の芳香族化合物の量に制限はないが、通常、DHQの塩100重量部に対し、10〜1000重量部であり、好ましくは50〜750重量部、さらに好ましくは100〜500重量部である。また、反応させるDHQの塩の濃度は、0.5〜30重量%が好ましく、1〜20重量%がより好ましい。加熱する温度及び反応時間は、上記説明した条件と同様である。上記説明したように、固体酸触媒を添加することもできる。
また、本実施形態では、工程(d−1)において、DHQの加熱前に芳香族化合物の塩とDHQとの混合を行う例について説明した。しかしながら、芳香族化合物とDHQの塩との混合を行ってもよい。たとえば、この混合工程においてハイドロキノンを芳香族化合物としてDHQの塩と混合させた後、ハイドロキノンの存在下にDHQの塩を加熱させてもよい。さらに、工程(d−1)で得られるハイドロキノンと工程(c−1)で得られるDHQの塩とを混合させて再び工程(d−1)を行い、DHQの塩からハイドロキノンを得てもよい。また、工程(d−1)で用いるDHQ又はその塩は、工程(c−1)ではなく、たとえば、非特許文献2に記載のような公知の方法を用いて製造してもよい。
(第3の実施形態)
本実施形態は、DOIを出発物質としてハイドロキノンを製造する方法である。この方法は、本発明の工程(a)〜(d)に加え、(e)及び(f)で示す工程を実行する。具体的には、以下のとおり、(a−1)、(b−1)、(c−2)、(d−2)、(e)、及び(f)を順に実行する。
(a−1)酸触媒の非存在下に、脱水反応によりDOIから上記式(1)で示す化合物、すなわち、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンを製造する工程。
(b−1)(a−1)で示す工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、酸触媒の非存在下に、脱水反応により、THBを製造する工程。
(c−2)アルカリ金属の水酸化物存在下に鉄元素を金属成分として含む金属触媒を用いた接触水素化反応により(b)で示す工程で得られたTHBからDHQのアルカリ金属塩を製造する工程。
(d−2)芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物の存在下に、(c−2)で示す工程で得られたDHQのアルカリ金属塩を加熱する工程。
(e)(c−2)で示す工程で製造されたDHQのアルカリ金属塩と(d−2)で示す工程で得られたハイドロキノンとを混合する工程。
(f)ハイドロキノン存在下にDHQのアルカリ金属塩を加熱する工程。
以下、各工程について説明する。
1.工程(a−1):DOIから(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンを製造する工程
この工程では、酸触媒の非存在下、DOIの水溶液を80℃以上に加熱しながら脱水反応させる。反応温度は、80〜200℃とすると好ましい。反応溶媒は、水を用いることができる。反応濃度(DOIの仕込み濃度)は、1〜40重量%とすると好ましい。反応時間は、30分〜20時間が好ましく、1〜3時間とするとより好ましい。(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンは公知の手法を用いて単離してもよいし、つづけて(b−1)で示す工程を実行してもよい。
なお、DOIに代えて、2,3,4,5−テトラヒドロキシ−シクロヘキサン−1−オンを用いることもできる。
2.工程(b−1):(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンからTHBを製造する工程
この工程では、(a−1)で示す工程で得られた(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンの水溶液を酸触媒の非存在下120℃以上に加熱しながら脱水反応を行う。工程(b−1)は、第1の実施形態で説明した方法と同様に実行することができる。
なお、工程(a−1)と工程(b−1)とは、第1の実施形態で説明した反応条件に従って、ワンポットで行うこともできる。
(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンの脱水反応終了後、減圧下溶媒を蒸散させて濃縮することにより、THBを単離することができる。得られたTHBは、シリカゲルクロマトグラフィー又は再結晶等の公知の精製手段を用いることで純度を高めることができる。
3.工程(c−2):アルカリ金属の水酸化物存在下に鉄元素を金属成分として含む金属触媒を用いた接触水素化反応によりTHBからDHQのアルカリ金属塩を製造する工程
(b−1)で示す工程の終了後、得られた反応液を必要に応じて冷却した後、アルカリ金属の水酸化物及び金属触媒を添加して、第2の実施形態で説明した工程(c−1)と同様に接触水素化反応を行う。金属触媒として、たとえば、ニッケル又はコバルトを金属成分とするものを用いることができる。アルカリ金属の水酸化物としては、たとえば、水酸化ナトリウムを用いることができる。こうすることでDHQのアルカリ金属塩を製造することができる。反応後は、濾過等により金属触媒を除去し、得られたDHQのアルカリ金属塩の水溶液を用いて、そのまま次の工程を行う。
4.工程(d−2):芳香族化合物の存在下に、DHQのアルカリ金属塩を加熱する工程
工程(c−2)で得られた、DHQのアルカリ金属塩の水溶液を芳香族化合物存在下に加熱する。このとき使用する芳香族化合物としては、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する芳香族化合物であればよく、たとえば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、1−ナフトール、2−ナフトール、カテコール、ハイドロキノン、レゾルシノール、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン,1,2,4−トリヒドロキシベンゼン(THB)、及び、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン等を用いる。DHQの塩の濃度は、0.5〜30重量%が好ましく、1〜20重量%がより好ましい。必要に応じて反応溶媒を添加又は濃縮して反応濃度を調整してもよい。反応溶媒としては、第2の実施形態の工程(d−1)で説明した反応溶媒と同じものを用いることができる。また、反応温度及び反応時間も第2の実施形態の工程(d−1)で説明した条件と同様にすることができる。
5.工程(e):DHQのアルカリ金属塩とハイドロキノンとを混合する工程
工程(a−1)、(b−1)及び(c−2)を順に別バッチで行い、得られたDHQのアルカリ金属塩の水溶液を用意する。このDHQのアルカリ金属塩の水溶液と工程(d−2)で得られたハイドロキノンの全部又は一部とを混合する。こうすることで、芳香族化合物としてハイドロキノンを用い、第2の実施形態で説明した工程(d−1)と同様な反応を実行することができる。
6.工程(f):ハイドロキノンの存在下にDHQのアルカリ金属塩を加熱する工程
工程(e)で得られたハイドロキノンとDHQのアルカリ金属塩との混合物を加熱する。例えば、芳香族化合物としてハイドロキノンを用いて第2の実施形態で説明した工程(d−1)と同様な反応を実行することができる。
本実施形態では、工程(a−1)、(b−1)、(c−2)、(d−2)、(e)及び(f)を通じて、それぞれ、反応溶媒として、溶存酸素量の少ない溶媒を用いることが好ましい。具体的には、溶存酸素量を0.1mg/L以下にすると好ましく、0.02mg/L以下にするとより好ましい。溶媒を脱酸素させる手法としては、第1の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いることができる。
ハイドロキノンは、第2の実施形態で説明した方法により精製することができる。
本実施形態の方法では、DOIから各工程を効率よく進行させることができる。工程(a−1)、(b−1)、(c−2)、(d−2)、(e)及び(f)で使用する反応溶媒は、すべて水であり、使用する試薬も濾過等により除去することができる。また、酸塩基反応によるpH調整及び温度管理のみで反応条件を制御することができる。したがって、精製工程を不要としつつ上記工程(a−1)〜(f)を連続して行うことができ、工業生産に優れた手法といえる。
以下、各工程の効果について具体的に説明する。
工程(a−1)及び(b−1)で示す工程では、DOIからTHBを得る反応において、反応中間体となる上記式(1)で示す化合物を用い、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。これにより、酸触媒の存在下で生じる副生成物の量を低減することができる。したがって、化学法を用いてTHBを工業的に製造することが可能になる。
第1の実施形態で説明したように、酸触媒の存在下でDOIや上記式(1)で示す化合物を脱水反応させると、上記式(4)で示す二量体が得られることが本発明者らによって、明らかとなった。得られたTHBをそのままハイドロキノンの製造に用いると、二量体も接触還元及び脱水され新たな副生成物を生じるため、ハイドロキノンに混入して、ハイドロキノンの純度を低下させてしまうという問題があった。
しかしながら、本実施形態の方法では、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。こうすることで、二量体の生成を防ぐことができる。したがって、THBを効率よく得ることができる。
また、工程(c−2)及び(d−2)では、第2の実施形態で説明した効果と同様な効果を得ることができる。
また、工程(e)及び(f)では、工程(d−2)で生成したハイドロキノンを利用してDHQの脱水反応を進行させる。そのため、工程(e)及び(f)では、連続プロセスを実現することができる。また、少量の芳香族化合物を用意するだけでハイドロキノンを増産することができるため、準備する反応触媒の量を低減できコスト削減の点でも有利である。さらに、ハイドロキノンが脱水反応の触媒として作用するため、反応触媒と生成物のハイドロキノンとを分離する工程が不要となり、精製工程を簡略化することができる。
以上のように、本実施形態の製法は、工業的にハイドロキノンを生産する手法として優れている。
(第4の実施形態)
本実施形態では、本発明の第4工程(d)について第2の実施形態と異なる例について説明する。
具体的には、本実施形態は、脱水触媒の存在下に、120℃以上でDHQを加熱する工程を含むハイドロキノンを製造する方法である。脱水触媒は、酸化物触媒又は下記式(2)で示す酸若しくは塩基触媒である。
(M(2)
上記式(2)中、Mは、H,Li,Na,K,Rb,Cs,Be2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+又はBa2+であり、Xは、硫酸イオン、硫酸水素イオン、亜硫酸イオン、亜硫酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン、又は、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンであり、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン、及び、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンは、それぞれ、担体に固定化されていてもよく、mは1〜3であり、nは1〜3である。なお、M及びXが等価のイオンであるときm及びnはいずれも1である。Mが1価カチオンでありXが2価アニオンであるときmは2でありnは1であり、Mが1価カチオンでありXが3価アニオンであるときmは3でありnは1である。Mが2価カチオンでありXが1価アニオンであるときmは1でありnは2であり、Mが2価カチオンでありXが3価アニオンであるときmは3でありnは2である。
DHQは、たとえば、非特許文献2に示す公知の方法を用いてTHBから製造することができる。また、非特許文献1に記載のように、DOIからTHBを製造し、非特許文献2の記載の方法から、DHQを製造してもよい。さらには、第2の実施形態の工程(C−1)にて説明した方法により製造してもよい。
詳細は後述するが、本実施形態の工程では、脱水触媒として、酸化物触媒又は上記式(2)で示す酸若しくは塩基触媒を用いることで、副反応を抑えつつ、ハイドロキノンの生成反応を優位に進行させることができる。本実施形態において、酸化物触媒とは、金属酸化物からなる触媒をいい、数種の金属酸化物を複合した複合酸化物も含まれる。また、本実施形態では、25℃で脱水触媒を添加した水のpHが7より小さくなるものを酸触媒といい、pHが7より大きくなるものを塩基触媒という。
本実施形態の工程で用いられる酸化物触媒としては、金属元素として、マグネシウム、アルミニウム、珪素、チタン、銅、亜鉛、ジルコニウム、モリブデン、タングステンを含むものを用いると好ましく、MgO、Al、SiO、TiO、CuO、ZnO、ZrO、MoO、WO若しくはこれらの水和物、さらにはこれらを組み合わせた複合酸化物を用いるとより好ましい。より具体的には、酸化物触媒は、アルミニウム及び珪素のいずれかを含むとさらに好ましく、下記式(3)で表される化合物を含有する固体酸触媒を用いると特に好ましい。
[(M2/pO]・Al・[rSiO・tHO](3)
上記式(3)中、Mは、Na,K,Ca及びBaからなる群から選ばれる金属原子であり、pは1又は2であり、qは0又は1であり、rは2〜10であり、tは2〜7である。
上記式(3)で表される固体酸触媒としては、ゼオライト、アルミナが例示される。ゼオライトとしては、A、β、L、T、X、Y、ZSM−5、モルデナイト、シャバサイト、エリオナイトなどが例示される。
また、酸化物触媒として、下記式(10)で表される化合物又はその水和物を含有する固体酸触媒を用いてもよい。
(Na,Ca)1/3(Al,Mg)[(OH)|Si10](10)
上記式(10)で表される固体酸触媒としては、活性白土、モンモリロナイトなどが例示される。
また、脱水触媒として、上記式(2)で表される、酸触媒を用いることができる。具体的には、酸触媒として、硫酸、亜硫酸、リン酸、過塩素酸、ヘキサフルオロリン酸などの無機酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸(ラウリル酸)などの脂肪族カルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、安息香酸、トルイル酸などの芳香族カルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ドデカンスルホン酸などの脂肪族スルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸を用いることができる。
さらに、脱水触媒として、上記式(2)で表される酸触媒におけるプロトン(H)の全部又は一部が、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属により中和された酸触媒又は塩基触媒を用いることができる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及び、セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及び、バリウムなどが挙げられる。具体的には、酸触媒又は塩基触媒として硫酸、亜硫酸、リン酸、過塩素酸、ヘキサフルオロリン酸などの無機酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸(ラウリル酸)などの脂肪族カルボン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、安息香酸、トルイル酸などの芳香族カルボン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、オクタンスルホン酸、ドデカンスルホン酸などの脂肪族スルホン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩を用いることができる。
また、脱水触媒として、上記式(2)中、Xが炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン又は炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンである場合は、X中の炭素原子とメルフィールドレジン、Wangレジン、トリチルレジン、Rinkレジンなどのレジン(樹脂)とを共有結合させたイオン交換樹脂としてもよい。
脱水触媒は、DHQ100重量部に対し、1重量部以上1000重量部以下とすると好ましく、10重量部以上500重量部以下とするとより好ましく、20重量部以上300重量部以下とするとより好ましい。こうすることで、副反応を抑えつつ、ハイドロキノンの生成反応を優位に進行させることができる。
本実施形態の工程において、DHQは、溶媒に溶解させた溶液中で加熱してもよい。脱水触媒は、溶媒に溶解するものであってもよいし、溶媒に溶解しないものであってもよいが、たとえば、固体酸触媒や固体塩基触媒のような溶媒に溶解しない触媒を脱水触媒として用いると、ハイドロキノンと脱水触媒との分離が容易であり、精製処理が容易な点で有利である。
本実施形態では、収率を向上させるという観点からは、反応溶媒として、溶存酸素量の少ない溶媒を用いることが好ましい。具体的には、溶存酸素量を0.1mg/L以下にすると好ましく、0.02mg/L以下がより好ましい。溶媒を脱酸素させる手法としては、第1の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いることができる。
反応溶媒は、水又は任意の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、炭素数2〜12の脂肪族アルコール、又は、非プロトン性極性溶媒を用いると好ましい。非プロトン性極性溶媒としては、炭素数2〜12の脂肪族ニトリル、芳香族ニトリル、炭素数2〜12の脂肪族又は脂環式エーテル及び炭素数3〜12のジアルキルケトンからなる群から選択することができる。炭素数2〜12の脂肪族アルコールとしては、エタノール、プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、ドデカノールがより好ましい。炭素数2〜12の脂肪族ニトリルとしては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルがより好ましい。また、芳香族ニトリルとしては、ベンゾニトリルがより好ましい。炭素数2〜12の脂肪族又は脂環式エーテルとしては、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンがより好ましい。炭素数3〜12のジアルキルケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、3−メチル−2−ブタノン、2−ペンタノン、ジエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、3−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−3−ペンタノン、3,3−ジメチル−2−ブタノン、2−ヘキサノン、3−ヘキサノン、イソアミルメチルケトン、2−メチル−3−ヘキサノン、3−メチル−2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2,6−ジメチル−4−ヘプタノン、エチルイソブチルケトン、5−メチル−3−ヘプタノン、2−オクタノン、3−オクタノン、2−ノナノン、5−ノナノンがより好ましい。環境負荷の低減のためには、反応溶媒として水を用いると特に好ましい。
DHQは、反応溶媒に溶解し、脱水触媒を添加した後、加熱することができる。反応させるDHQの濃度は、0.5〜30重量%が好ましく、1〜20重量%がより好ましい。加熱する温度の上限は、特にないが、300℃以下とすると好ましく、250℃以下とするとより好ましく、220℃以下とすると、特に好ましい。
反応時間は1分〜30時間が好ましく、10分〜20時間がより好ましく、0.5〜10時間が特に好ましい。
反応終了後は、減圧下溶媒を蒸散させて濃縮することにより、ハイドロキノンを単離することができる。得られたハイドロキノンは、シリカゲルクロマトグラフィー又は再結晶等の公知の精製手段を用いることで純度を高めることができる。
つづいて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の方法によれば、脱水触媒下、120℃以上でDHQを加熱する。このように、DHQを高温下にさらし、かつ、特定の脱水触媒を用いることで、副反応を抑えつつ、DHQの脱水反応を優位に進行させることができる。したがって、ハイドロキノンを工業的に製造することが可能となる。
既に説明したように、DHQから酸触媒の存在下ハイドロキノンを製造することは非特許文献3に記載されていた。しかしながら、非特許文献3に記載された方法は、再現性に乏しく、工業生産には適用することができなかった。本発明者らの知見によれば、DHQを用いたハイドロキノンの生成反応は、たとえば、80℃〜100℃程度の低い温度条件下では、副反応が優位に進行することが明らかとなった。この副反応における生成物の構造は明らかではないが、反応終了後にタール状の物質が生成していることから、DHQの重合反応が進行していることが予想された。
上記知見に基づき、本発明者らが鋭意精鋭を重ねたところ、120℃以上に加熱しながら反応を行うと、ハイドロキノンの生成反応が優位に進行することが明らかとなった。また、単に反応温度を上げるだけではなく、特定の脱水触媒を選択して用いることでハイドロキノンの生成反応を優位に進行させることが明らかとなった。したがって、本実施形態の方法によれば、ハイドロキノンを安定して効率よく製造でき、ハイドロキノンを工業的に量産することが可能になる。
(第5の実施形態)
本実施形態は、脱水触媒の存在下に、120℃以上で4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン塩(DHQ塩)を加熱する工程を含むハイドロキノンを製造する方法である。この方法は、DHQに代えてDHQ塩を用いる以外は第4の実施形態と同様である。本実施形態では、第4の実施形態と異なる点のみを説明し、第4の実施形態と同様な説明は省略する。
DHQ塩は、DHQと塩基性化合物とを混合させて調製することができる。この調製に用いる塩基性化合物としては、無機塩基化合物、有機塩基化合物、又はこれらの混合物を用いることができる。無機塩基化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、及び、水酸化アンモニウムからなる群から選択することができる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及び、セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム及び、バリウムなどが挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、及び、水酸化セシウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム及び水酸化バリウムなどが挙げられる。また、有機塩基化合物としては、第2の実施形態で説明した上記式(5)で示す四級アンモニウム塩若しくは四級ホスホニウム塩、上記式(6)で示すアルカリ金属アルコキシド又はアルカリ金属アリールオキシド、上記式(7)で示すアミン、環状アミン、又は、含窒素複素環式化合物などを用いることが好ましい。
DHQ及び塩基性化合物の混合比は、DHQ1モル当量に対して、塩基性化合物を1.5モル当量とすると好ましく、1.2モル当量とするとより好ましく、1モル当量とするとさらに好ましい。
DHQ塩は、DHQを溶媒に溶解し、得られるDHQ溶液に塩基性化合物を添加して調製することができる。ここで用いる溶媒としては、脱水反応の反応溶媒とすると好ましい。こうすることで、DHQ塩の調製後、DHQ塩を反応溶液から取り出すことなく、そのまま脱水溶媒を添加することで、DHQ塩の脱水反応を実行することができる。つまり、DHQ塩の調製で用いる溶媒を脱水反応で用いる溶媒と同じにすることで、該調製及び該反応をワンポットで実行することができる。
DHQ塩は、DHQを溶媒中で攪拌しながら塩基性化合物と作用させて調製してもよい。また、DHQ塩は、0〜50℃で調製すると好ましい。
DHQ塩は、濃度が0.5〜30重量%となるように調製すると好ましく、1〜20重量%とするとより好ましい。
本実施形態の方法では、脱水触媒下、120℃以上でDHQ塩を加熱する。こうすることで、DHQ塩の脱水反応を効率的に進行させることができる。したがって、ハイドロキノンを工業的に製造することが可能となる。
(第6の実施形態)
本実施形態は、以下の工程を含むハイドロキノンの製造方法である。
(a−1)酸触媒の非存在下に、脱水反応によりDOIから上記式(1)で示す化合物、すなわち、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンを製造する工程。
(b−1)(a−1)に示す工程で得られた(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンから、酸触媒の非存在下に、脱水反応により、THBを製造する工程。
(c−3)(b−1)で示す工程で得られたTHBから鉄金属触媒を用いた接触水素化反応によりDHQ又はその塩を製造する工程。
(d−3)脱水触媒の存在下に、120℃以上で(c−3)で示す工程で得られたDHQ又はその塩を加熱して、ハイドロキノンを製造する工程。
以下、各工程について説明する。
1.工程(a−1):DOIから(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンを製造する工程
第3の実施形態で説明した工程(a−1)と同様に実行することができる。
2.工程(b−1):(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンからTHBを製造する工程
第3の実施形態で説明した工程(b−1)と同様に実行することができる。
3.工程(c−3):THBからDHQ又はその塩を製造する工程
第2の実施形態で説明した工程(c−1)と同様に実行することができる。反応終了後は、反応系内を不活性ガスで置換し、濾紙やセライトなどを用いて濾過により金属触媒を除去することで、DHQの塩を得ることができる。その後、必要に応じて中和してDHQ塩からDHQを調製し、液液抽出などを行うことでDHQを単離してもよい。
4.工程(d−3):DHQ又はその塩からハイドロキノンを製造する工程
(c−3)で示す工程において得られたDHQ又はその塩から第4の実施形態又は第5の実施形態で説明した方法を用いてハイドロキノンを製造する。(c−3)で示す工程において塩基性化合物存在下、接触還元反応を行った場合、DHQ塩が得られる。したがって、DHQ塩を調製することなく第5の実施形態で説明した方法を用いてハイドロキノンを製造することができる。また、DHQ塩を脱塩処理することでDHQとして単離した後に第4の実施形態で説明した方法を用いてハイドロキノンを製造することもできる。脱塩処理としては、例えば、DHQ塩の水溶液を酸性のイオン交換樹脂に通液した後に濃縮する方法や、DHQ塩の水溶液を塩酸などの酸性水溶液で中和後、有機溶媒で抽出し、当該有機溶媒を濃縮する方法により行うことができる。これらの方法で得られたDHQはさらに再結晶やカラムクロマトグラフィーにより純度を高めることができる。
本実施形態では、(a−1)、(b−1)、(c−3)及び(d−3)を通じて、反応溶媒として、溶存酸素量の少ない溶媒を用いることが好ましい。具体的には、溶存酸素量を0.1mg/L以下にすると好ましく、0.02mg/L以下がより好ましい。溶媒を脱酸素させる手法としては、第1の実施形態で説明した手法と同様な手法を用いることができる。
本実施形態の方法では、DOIから各工程を効率よく進行させることができる。したがって、ハイドロキノンを工業的に製造する方法として、優れた方法といえる。
以下、各工程の効果について具体的に説明する。
(a−1)及び(b−1)で示す工程では、DOIからTHBを得る反応において、反応中間体となる上記式(1)で示す化合物を用い、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。これにより、酸触媒の存在下で生じる副生成物の量を低減することができる。したがって、化学法を用いてTHBを工業的に製造することが可能になる。
第1の実施形態で説明したように、酸触媒の存在下でDOIや上記式(1)で示す化合物を脱水反応させると、上記式(4)で示す二量体が得られることが本発明者らによって、明らかとなった。得られたTHBをそのままハイドロキノンの製造に用いると、二量体も接触還元及び脱水され新たな副生成物を生じるため、ハイドロキノンに混入して、ハイドロキノンの純度を低下させてしまうという問題があった。
しかしながら、本実施形態の方法では、酸触媒の非存在下で脱水反応を行う。こうすることで、二量体の生成を防ぐことができる。したがって、THBを効率よく得ることができる。
また、工程(c−3)では、鉄族元素を金属成分として含む金属触媒を用いた接触水素化反応を行う。つまり、この方法では、パラジウム、ルテニウム、ロジウムといった白金族金属触媒を用いずに鉄族金属触媒を用いて接触水素化反応を行う。鉄族金属は、白金族金属と比較して、水素の接触還元反応をより温和に進行させることができる。したがって、THBからDHQを、収率よく製造することができる。また、ニッケルやコバルトは、白金族金属に比較してクラーク数が高い金属である。したがって、安価に入手することができ、より工業的生産に適する手法を実現することができる。
また、工程(d−2)では、第4及び第5の実施形態で説明した効果と同様な効果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
(試薬)
DOIは、国際公開第2006/112000号パンフレットの記載の実施例の方法により合成した。THBは和光純薬工業株式会社製のものを使用した。40%Ni/アルミナ(Al)は日揮触媒化成株式会社製のものを使用した。ラネーNiは日揮触媒化成株式会社製のものを使用した。水酸化ナトリウムは東ソー株式会社製のものを使用した。水はミリポア社製Milli−Qアカデミックシステムにより精製した水にヘリウムガスを1L/分で12時間以上通気したものを使用した。メトラートレド社製、セブンゴープロを用いて溶存酸素量を調べたところ、溶存酸素量は、0.02mg/Lであった。また、本実施例では、特に断りのない限り、反応は窒素雰囲気下で行った。
[DOI、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン、THB、DHQ、ハイドロキノン及び二量体のHPLCによる分析]
(分析方法1)
実施例A2〜A8、および参考例A1、A2において表1に示す反応時間経過後の反応液を用いて、各実施例に記載の方法により調整したサンプル液をHPLCに50μL注入し、各化合物のピークを検出した。検出したピークからDOI転化率、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率、THB収率および二量体収率を求めた。分析条件を下記の「分析条件1」に示す。
<分析条件1>
カラム:株式会社YMC社製、ODS−AQ、粒子径5μm、内径4.6mm×長さ250mm
展開溶媒:10mM酢酸水溶液/アセトニトリル=97/3(v/v)
カラム温度:40℃
分析装置:日本分光株式会社製PU−2089plus、AS−2055plus、RI−2031plus
保持時間はそれぞれ次の通り。
DOI:3.3min
(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン:3.8min
THB:5.8min
二量体:22.5min
(分析方法2)
実施例B1〜B22、B22−2、B22−3および参考例B1〜B4において、各実施例または各参考例に示す反応時間経過後の反応液を用いて、各実施例または参考例に記載の方法により調整したサンプル液をHPLCに50μL注入し、各化合物のピークを検出した。検出したピークからDHQの収率またはハイドロキノンの収率を求めた。また、実施例B23〜B26においては、当該実施例に記載の方法により調製した分析サンプルを用いて、同様にハイドロキノンの収率を求めた。分析条件を下記の「分析条件2」に、分析結果を表2〜6に示す。尚、実施例B1〜B22、B22−2、B22−3および参考例B1〜B4では内部標準に3,4−ジヒドロキシ安息香酸を用いる内部標準法にて各化合物の定量を行った。以下、実施例B1〜B22、B22−2、B22−3および参考例B1〜B4においては、あらかじめ調整した0.500重量%の3,4−ジヒドロキシ安息香酸の下記展開溶媒溶液2.00g(内部標準として0.0100g)を加えて分析サンプルとした。
<分析条件2>
カラム:株式会社YMC社製、ODS−AQ、粒子径5μm、内径4.6mm×長さ250mm
展開溶媒:10mM酢酸水溶液/アセトニトリル=97/3(v/v)
カラム温度:40℃
分析装置:日本分光株式会社製PU−2089plus、AS−2055plus、RI−2031plus
保持時間はそれぞれ次の通り。
DHQ:6.4分
ハイドロキノン:7.9分
(分析方法3)
実施例C1〜C6、C12〜C16、C22〜C40、C44〜C50、C51、参考例C1、C2、C4、C5において表7〜9に示す反応時間経過後の反応液を用いて、各実施例または比較例に記載の方法により調整したサンプル液をHPLCに50μL注入し、各化合物のピークを検出した。検出したピークからDHQ転化率及びハイドロキノン収率を求めた。分析条件を下記「分析条件3」に、分析結果を表7〜9に示す。尚、本分析方法3では内部標準に3,4−ジヒドロキシ安息香酸を用いる内部標準法にて各化合物の定量を行った。以下、分析方法3においては、あらかじめ調整した0.500重量%の3,4−ジヒドロキシ安息香酸の下記展開溶媒溶液2.00g(内部標準として0.0100g)を加えて分析サンプルとした。
<分析条件3>
カラム:株式会社YMC社製、ODS−AQ、粒子径5μm、内径4.6mm×長さ250mm
展開溶媒:10mM酢酸水溶液/アセトニトリル=97/3(v/v)
カラム温度:40℃
分析装置:日本分光株式会社製PU−2089plus、AS−2055plus、RI−2031plus
保持時間はそれぞれ次の通り。
DHQ:6.4分
ハイドロキノン:7.9分
(分析方法4)
[DHQ及びハイドロキノンのHPLCによる分析]
実施例C7〜C11、C17〜C21、C41〜C43、参考例C3において表7、8に示す反応時間経過後の反応液を用いて、各実施例又は参考例に記載の方法により調整したサンプル液をHPLCに10μL注入し、各化合物のピークを検出した。検出したピークからDHQ転化率及びハイドロキノン収率を求めた。分析条件を下記「分析条件4」に、分析結果を表7、8に示す。尚、本分析方法4では内部標準に3,4−ジヒドロキシ安息香酸を用いる内部標準法にて各化合物の定量を行った。以下、分析方法4においては、あらかじめ調整した0.500重量%の3,4−ジヒドロキシ安息香酸のエタノール溶液2.00g(内部標準として0.0100g)を加えて分析サンプルとした。
<分析条件4>
カラム:株式会社YMC社製、Diol−NP、内径4.6mm×長さ250mm
展開溶媒:15mM酢酸ヘキサン溶液/エタノール=75/25(v/v)
カラム温度:40℃
分析装置:日本分光株式会社製PU−2089plus、AS−2055plus、UV−2075plus(検出波長:230nm)
保持時間はそれぞれ次の通り。
DHQ:6.4分
ハイドロキノン:8.1分
1.実施例A
実施例Aは、第1の実施形態に対応する実施例である。
[(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンの合成]
DOI1.64gと強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライトIR120B)5mLを水13.6mL中に加え、20時間加熱還流した。反応終了後イオン交換樹脂をろ別し、ろ液を減圧濃縮した。濃縮残渣をシリカゲルカラム(酢酸エチル)で精製し、上記式(1)で示す化合物である(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オンを604mg(収率41%)得た。上記式(1)で示す化合物のH−NMRデータ及び13C−NMRデータは以下のとおり。
H−NMR(CDOD;500MHz)のデータ(δppm);6.91(dd,1H,J=2.3,11.5Hz),6.02(dd,1H,J=2.7,11.5Hz),4.35(dt,J=2.3,8.2Hz),3.57(dd,1H,J=8.2,11.5Hz)
13C−NMR(CDOD;125MHz)のデータ(δppm);200.18,153.32,127.51,79.93,78.12,73.06
(実施例A1)
(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン1.0gを水9.0gに溶解し、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、減圧下水を除去して濃縮した。残渣をシリカゲルカラム(ヘキサン/酢酸エチル)で精製し、THBを0.81g(収率93%)を得た。THBのH−NMRデータ及び13C−NMRデータは以下のとおり。
H−NMR(DO;500MHz)のデータ(δppm);6.52(d,1H,J=8.7Hz),6.23(d,1H,J=2.7Hz),6.08(dd,J=2.7,8.7Hz)
13C−NMR(DO;125MHz)のデータ(δppm);δ150.04,145.44,137.91,114.57,107.46,104.51
(実施例A2)
DOI1.0gを水9.0gに溶解し、オートクレーブ中、125℃で10時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は92%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率27%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率61%であった。
(実施例A3)
DOI1.0gを水9.0gに溶解し、オートクレーブ中、150℃で8時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は96%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率0%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率82%であった。
(実施例A4)
DOI1.0gを水9.0gに溶解し、オートクレーブ中、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は98%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率4%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率91%であった。
(実施例A5)
DOI1.0gを水9.0gに溶解し、オートクレーブ中、200℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は99%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率0%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率88%であった。
(実施例A6)
DOI4.0gを水6.0gに溶解し、オートクレーブ中、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.1gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は99%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率0%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率85%であった。
(実施例A7)
DOI0.34gを水9.66gに溶解し、オートクレーブ中、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液1.2gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は98%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率0%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率91%であった。
(実施例A8)
DOI0.1gを水9.9gに溶解し、オートクレーブ中、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は100%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率3%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率95%であった。
(参考例A1)
DOI1.0gを水9.0gに溶解し、さらにリン酸0.08g(DOIに対して0.14当量)を添加して、オートクレーブ中、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は98%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率0%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率81%、二量体収率19%であった。
(参考例A2)
DOI1.0gを水9.0gに溶解し、さらに硫酸0.002g(DOIに対して0.36×10−2当量)を添加して、オートクレーブ中、170℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応液の全量を上記HPLCの展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.4gと内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸を0.01g秤量して、全量を20mlにメスアップして分析液とした。DOI転化率は100%、(4S,5R,6S)−4,5,6−トリヒドロキシ−2−シクロヘキセン−1−オン収率14%、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン収率72%、二量体収率14%であった。
実施例A2〜A8、参考例A1〜A2の結果を表1に示す。
Figure 0005373066
2.実施例B
実施例Bは、第2、第3の実施形態に対応する実施例である。
実施例B1〜B9では、第2の実施形態で示す工程(c−1)を行った。
(実施例B1)
THB284mg(2.25mmol)、40%Ni/アルミナ35.9mg及び水酸化ナトリウム89.9mg(2.25mmol)を70mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。その後に、窒素気流下、水を13.9g加えた。さらに反応系内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を0.23MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が100℃になるように調節した。この内温を反応温度とした。3.5時間反応を行った後、反応器内の温度が室温(25℃)付近になるまで冷却した。窒素気流下、反応液の全量を細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を除去した。残渣を水で洗浄した後、全量が40.0gになるように水で希釈した。希釈液2.82gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例B2)
40%Ni/アルミナの代わりにラネーNi14.2mgを用いた以外は、実施例B1と同じ操作を行った。
(実施例B3)
反応温度を125℃とした以外は、実施例B1と同じ操作を行った。
(実施例B4)
反応温度を75℃とした以外は、実施例B1と同じ操作を行った。
(実施例B5)
反応温度を50℃とし、反応時間を14時間とした以外は、実施例B1と同じ操作を行った。
(実施例B6)
反応温度を25℃とし、反応時間を76時間とした以外は、実施例1と同じ操作を行った。
(実施例B7)
THB3.33g(26.4mmol)、40%Ni/アルミナ427mg及び水酸化ナトリウム1.06g(26.4mmol)を100mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。その後に、窒素気流下、水を30.0g加えた。さらに反応系内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を2.5MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。5時間反応を行った後、反応器内の温度が室温(25℃)付近になるまで冷却した。窒素気流下、反応液の全量を細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を除去した。残渣を水で洗浄した後、全量が60.0gになるように水で希釈した。希釈液0.360gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例B8)
THB7.50g(59.5mmol)、40%Ni/アルミナ427mg及び水酸化ナトリウム2.38g(59.5mmol)を100mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。その後に、窒素気流下、水を30.0g加えた。さらに反応系内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を10MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。5時間反応を行った後、反応器内の温度が室温(25℃)付近になるまで冷却した。窒素気流下、反応液の全量を細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を除去した。残渣を水で洗浄した後、全量が60.0gになるように水で希釈した。希釈液0.160gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例B9)
THB12.9g(102mmol)、40%Ni/アルミナ427mg及び水酸化ナトリウム4.09g(102mmol)を100mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。その後に、窒素気流下、水を30.0g加えた。さらに反応系内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を10MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。12時間反応を行った後、反応器内の温度が室温(25℃)付近になるまで冷却した。窒素気流下、反応液の全量を細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を除去した。残渣を水で洗浄した後、全量が100.0gになるように水で希釈した。希釈液0.150gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
実施例B1〜B9の結果を表2に示す。なお、「濃度」とは、[{THBの重量/(THBの重量+水の重量)}×100]を表したものである。
Figure 0005373066
実施例B10〜B13では、第2の実施形態で示す工程(c−1)及び工程(d−1)を行った。
(実施例B10)
THB3.33g(26.4mmol)、40%Ni/アルミナ427mg及び水酸化ナトリウム1.06g(26.4mmol)を100mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。その後に、窒素気流下、水を30.0g加えた。さらに反応系内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を2.5MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。5時間反応を行った後、反応器内の温度が室温(25℃)付近になるまで冷却した。窒素気流下、反応液の全量を細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を除去した。濾液を別途用意したダイヤイオンPK212LH(三菱化学株式会社製)50mlを充填したカラムにSV=3の速度で通液し、さらに純水200mlを通液した。カラムを通液した液の全量を集め、50℃を超えない温度で濃縮し、DHQ3.22g(収率95%)を得た。
DHQのH−NMR(CDOD;500MHz)のデータ(δppm);1.83(m,1H),2.20(m,1H),2.48(m,2H),4.10(dd,1H,J=5.0,11.3Hz),5.31(s,1H)
DHQの13C−NMR(DO;125MHz)のデータ(δppm);196.43,187.91,102.31,69.52,29.29,29.22
次いで、上記のように得られたDHQ1.00g(7.80mmol)及び水酸化ナトリウム0.312g(7.80mmol)を水9.00gに溶解し、DHQのナトリウム塩水溶液とした。この水溶液と、ハイドロキノン1.00g(100重量%)を70mlのオートクレーブに挿入した。内温200℃になるまで加熱し、その温度で30分反応を行った。室温(25℃)付近まで冷却した後、反応液に水を加えながら回収し、全量を100.0gにした。希釈液1.00gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例B11)
ハイドロキノンを2.00g(200重量%)を用い、分析に用いた希釈液を0.670gとした以外は実施例B10と同じにした。
(実施例B12)
ハイドロキノンを3.00g(300重量%)を用い、分析に用いた希釈液を0.500gとした以外は実施例B10と同じにした。
(実施例B13)
ハイドロキノンを4.00g(400重量%)を用い、分析に用いた希釈液を0.400gとした以外は実施例B10と同じにした。
実施例B10〜B13の結果を表3に示す。
Figure 0005373066
(実施例B14)
ハイドロキノンの代わりにカテコール1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B15)
ハイドロキノンの代わりにレゾルシノール1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B16)
ハイドロキノンの代わりに1,2,3−トリヒドロキシベンゼン1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B17)
ハイドロキノンの代わりに1,3,5−トリヒドロキシベンゼン1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B18)
ハイドロキノンの代わりにフェノール1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B19)
ハイドロキノンの代わりにカテコール4.00g(400重量%)を用い、反応温度を180℃とし、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B20)
ハイドロキノンの代わりにレゾルシノール4.00g(400重量%)を用い、反応温度を180℃とし、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(実施例B21)
ハイドロキノンの代わりにTHB4.00g(400重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
実施例B14〜B21の結果を表4に示す。
Figure 0005373066
(参考例B1)
水酸化ナトリウム0.312gを用いなかった以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(参考例B2)
水酸化ナトリウム0.312gを用いず、ハイドロキノンの代わりにカテコール1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(参考例B3)
水酸化ナトリウム0.312gを用いず、ハイドロキノンの代わりにレゾルシノール1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
(参考例B4)
水酸化ナトリウム0.312gを用いず、ハイドロキノンの代わりにフェノール1.00g(100重量%)を用い、分析に用いた希釈液を2.00gとした以外は、実施例B10と同じ操作を行った。
参考例B1〜B4の結果を表5に示す。
Figure 0005373066
(実施例B22)
DOI10.0g(61.7mmol)を水90.0gに溶解し、容量200mlのオートクレーブ中、170℃で2時間攪拌し、室温(25℃)まで冷却した(反応液A)。別途、40%Ni/アルミナ0.91g及び水酸化ナトリウム2.25g(56.1mmol)を容量200mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。この反応器に、窒素気流下、上記反応液Aの全量を挿入した。反応器内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を2.5MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。14時間反応を行った後、反応器内の温度が室温付近になるまで冷却した。次いで、細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を濾過した(濾液B)。当該濾液Bにハイドロキノン27.9g(253mmol)を加え、窒素気流下、再度200mlのオートクレーブに挿入した。内温が200℃になるまで加温し、その温度で、0.5時間反応を行った後、室温(25℃)付近まで冷却した(反応液B)。反応液Bを上記記載のHPLC展開溶媒で希釈しながら全量が330gになるように回収し、この回収液の0.200gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。上記分析方法に記載の分析条件を用いて、定量分析を行ったところ、ハイドロキノン32.8gが検出された。ハイドロキノンは、添加した量に比べ4.92g(44.6mmol)増加していることが分かり、DOIからハイドロキノンが72%の収率で生成していることが分かった。
(実施例B22−2)
DOI10.0g(61.7mmol)を水90.0gに溶解し、容量200mlのオートクレーブ中、170℃で2時間攪拌し、室温(25℃)まで冷却した(反応液A2)。別途、40%Ni/アルミナ0.91g及び水酸化ナトリウム2.25g(56.1mmol)を容量200mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。この反応器に、窒素気流下、上記反応液A2の全量を挿入した。反応器内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を2.5MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。14時間反応を行った後、反応器内の温度が室温付近になるまで冷却した。次いで、細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を濾過した(濾液B2)。当該濾液B2にハイドロキノン27.9g(253mmol)を加え、窒素気流下、再度200mlのオートクレーブに挿入した。内温が180℃になるまで加温し、その温度で、0.5時間反応を行った後、室温(25℃)付近まで冷却した(反応液B2)。反応液B2には多量の白色固体が析出していたため、この白色固体を窒素加圧による濾過により分別し、さらに、上記白色固体を冷却した純水10gで洗浄した。得られた白色個体は30.3gであった。白色固体0.0300gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして、分析液とした。上記白色固体中のハイドロキノン純度は67.3%であり、固体中にはハイドロキノンが20.4g含まれていた。なお、HPLC分析では、ハイドロキノンと内標以外のピークは観測されなかった。ハイドロキノン以外の重量成分は水であると考えられる。
(実施例B22−3)
DOI5.0g(30.8mmol)を水45.0gに溶解し、容量100mlのオートクレーブ中、170℃で2時間攪拌し、室温(25℃)まで冷却した(反応液A3)。別途、40%Ni/アルミナ0.45g及び水酸化ナトリウム1.13g(28.1mmol)を容量100mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。この反応器に、窒素気流下、上記反応液A3の全量を挿入した。反応器内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を2.5MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。14時間反応を行った後、反応器内の温度が室温付近になるまで冷却した。次いで、細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を濾過した(濾液B3)。当該濾液B3に実施例B22−2で得られた白色個体25.0g(ハイドロキノンとして16.8g(153mmol))を加え、窒素気流下、再度100mlのオートクレーブに挿入した。内温が180℃になるまで加温し、その温度で、0.5時間反応を行った後、室温(25℃)付近まで冷却した(反応液B3)。反応液B3を上記記載のHPLC展開溶媒で希釈しながら全量が200gになるように回収し、この回収液の0.200gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。上記分析方法に記載の分析条件を用いて、定量分析を行ったところ、ハイドロキノン19.1gが検出された。ハイドロキノンは、添加した量に比べ2.33g(21.2mmol)増加していることが分かり、DOIからハイドロキノンが69%の収率で生成していることが分かった。
(実施例B23)
実施例B10の前段に記載された方法と同様にして得られたDHQ1.00g(7.80mmol)及び水酸化ナトリウム0.312g(7.80mmol)を水9.00gに溶解し、DHQのナトリウム塩水溶液とした。この水溶液とハイドロキノン4.00g(400重量%)を70mlのオートクレーブに挿入した。内温180℃になるまで加熱し、その温度で30分反応を行った。室温(25℃)付近まで冷却した後、窒素雰囲気下で1.0Mの硫酸水溶液7.80ml(Hとして15.6mmol)を加えた。すぐに内容物を200mlの分液ロートに移し、さらにオートクレーブ内を純水で洗いながら内容物を回収した。水溶液はおよそ40mlになった。次いで、分液ロートにメチルイソブチルケトン(MIBK)80mlを加え、抽出操作を行った。同量のMIBKを用いて更に2回抽出操作を行い、集めた有機層をロータリーエバポレーターにて除去した。残渣を減圧下(1mmHg)、室温にて乾燥したところ、4.85gの固体を得た。この固体0.100g及び、内標として用いる3,4−ジヒドロキシ安息香酸0.100gを秤量し、上記記載のHPLCの展開溶媒で希釈して全量を100mlとして分析液を調整した。この分析液を上記分析方法2に記載の分析条件により分析を行い、ハイドロキノンの定量を行ったところ、ハイドロキノンは4.76g含まれていることが分かった。尚、DHQは全く観測されず原料は完全に消失していた。さらに、上記抽出操作における水層の分析を行った。回収した水層は全量で40.5gであった。当該水層の全量に、予め秤量した内標の3,4−ジヒドロキシ安息香酸0.100gを加え、さらにHPLCの展開溶媒で希釈して全量を100mlとして分析液を調整した。この分析液を上記分析方法2に記載の分析条件により分析を行い、ハイドロキノンの定量を行ったところ、ハイドロキノンは0.0143g含まれていることが分かった。有機層で分析されたハイドロキノンと、水層で分析されたハイドロキノンをあわせると、総量4.77gのハイドロキノンが観測された。反応開始時に添加したハイドロキノンが4.00gであることから、本反応において1.00gのDHQ(7.80mmol)から、0.77gのハイドロキノン(7.03mmol)が生成したことになり、ハイドロキノン収率は90.1%であった。
(実施例B24)
反応温度を140℃とし、反応時間を4時間とした以外は実施例B23と同じにした。
(実施例B25)
反応温度を150℃とし、反応時間を2時間とした以外は実施例B23と同じにした。
(実施例B26)
反応温度を160℃とし、反応時間を1時間とした以外は実施例B23と同じにした。
実施例B23−B26の結果を表6に示す。
Figure 0005373066
3.実施例C
実施例Cは、第4〜第6の実施形態に対応する実施例である。
実施例CにおけるDHQは実施例B10と同様にして製造した。
(実施例C1)
上記製造したDHQ1.00gを水14.6gに溶解して濃度6.41重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、硫酸を1.53g(DHQに対し2倍モル)を添加し、ガラス製オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は120℃とし、反応時間は4時間とした。反応終了後、反応液の全量を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C2)
反応温度を170℃に代えた以外は、実施例1と同じ操作を行った。
(実施例C3)
上記製造したDHQ0.500gを水24.5gに溶解して濃度2.00重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、硫酸を0.770g(DHQに対し2倍モル)を添加し、ガラス製オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は120℃とし、反応時間は8時間とした。反応終了後、反応液の全量を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を40.0gになるように調整した。希釈反応液1.60gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C4)
反応温度を180℃に代えた以外は、実施例C3と同じ操作を行った。
(実施例C5)
反応温度を200℃に代えた以外は、実施例C3と同じ操作を行った。
(実施例C6)
上記製造したDHQ0.200gを水19.8gに溶解して濃度1.00重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、ゼオライトHβ(NEケムキャット株式会社製、シリアルNo.:BEA−12.5ALY−98527)0.600gを添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は210℃とし、反応時間は1時間とした。反応終了後、不溶物を細孔径0.2μmの濾紙を用いて濾過し、さらに残渣を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて洗浄した。全量が40.0gになるように希釈した後、当該希釈4.00gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C7)
上記製造したDHQ0.500gをアセトニトリル24.5gに溶解して濃度2.00重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、ゼオライトHβ(NEケムキャット株式会社製、シリアルNo.:BEA−12.5ALY−98527)1.50gを添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は180℃とし、反応時間は1時間とした。反応終了後、不溶物を細孔径0.2μmの濾紙を用いて濾過し、さらにエタノールを用いて残渣を洗浄した。全量が40.0gになるようにエタノールで希釈した後、当該希釈液1.60gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C8)
アセトニトリルの代わりにプロピオニトリル24.5gを用い、反応温度を200℃とした以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C9)
アセトニトリルの代わりにベンゾニトリル24.5gを用いた以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C10)
アセトニトリルの代わりにジオキサン24.5gを用いた以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C11)
アセトニトリルの代わりにメチルイソブチルケトン(MIBK)24.5gを用いた以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C12)
上記製造したDHQ1.00gを水9.00gに溶解して濃度10.0重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、ゼオライトHβ(NEケムキャット株式会社製、シリアルNo.:BEA−12.5ALY−98527)3.00gを添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は200℃とし、反応時間は0.5時間とした。反応終了後、不溶物を細孔径0.2μmの濾紙を用いて濾過し、さらに残渣を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて洗浄した。全量が20.0gになるように希釈した後、当該希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C13)
ゼオライトHβの添加量を1.00gにした以外は、実施例C13と同じ操作を行った。
(実施例C14)
上記製造したDHQ0.500gを水24.5gに溶解して濃度2.00重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、ゼオライトHβ(NEケムキャット株式会社製、シリアルNo.:BEA−12.5ALY−98527)0.100gを添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は200℃とし、反応時間は8時間とした。反応終了後、不溶物を細孔径0.2μmの濾紙を用いて濾過し、さらに残渣を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて洗浄した。全量が40.0gになるように希釈した後、当該希釈反応液1.60gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C15)
ゼオライトHβの代わりにゼオライトH−USY(東ソー株式会社製、型番HSZ−360HUA、SiO/Al=13.9)0.100gを用いた以外は、実施例C14と同じ操作を行った。
(実施例C16)
ゼオライトHβの代わりにアルミナ(Al、シグマアルドリッチジャパン製、製品番号199966)0.600gを用い、反応温度を200℃とした以外は、実施例C6と同じ操作を行った。
(実施例C17)
ゼオライトHβの代わりにアルミナ(Al、シグマアルドリッチジャパン製、製品番号199966)1.50gを用い、反応温度を220℃とした以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C18)
アセトニトリルの代わりにプロピオニトリル24.5gを用い、ゼオライトHβの代わりにアルミナ(Al、シグマアルドリッチジャパン製、製品番号199966)1.50gを用い、反応温度を220℃とした以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C19)
アセトニトリルの代わりにベンゾニトリル24.5gを用い、ゼオライトHβの代わりにアルミナ(Al、シグマアルドリッチジャパン製、製品番号199966)1.50gを用い、反応温度を220℃とした以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C20)
アセトニトリルの代わりにメチルイソブチルケトン(MIBK)24.5gを用い、ゼオライトHβの代わりにアルミナ(Al、シグマアルドリッチジャパン製、製品番号199966)1.50gを用いた以外は、実施例C7と同じ操作を行った。
(実施例C21)
上記製造したDHQ1.00gを2−ブタノール9.00gに溶解して濃度10.0重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、アルミナ(Al、シグマアルドリッチジャパン製、製品番号199966)3.00gを添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は200℃とし、反応時間は0.5時間とした。反応終了後、不溶物を細孔径0.2μmの濾紙を用いて濾過し、さらに残渣をエタノールを用いて洗浄した。全量が20.0gになるようにエタノールで希釈した後、当該希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C22)
ゼオライトHβの代わりにアルミナMSU−X(シグマアルドリッチジャパン製)を0.100g用いた以外は、実施例C14と同じ操作を行った。
(実施例C23)
ゼオライトHβの代わりにアルミナMSU−X(シグマアルドリッチジャパン製)0.600gを用い、反応温度を200℃とし、反応時間を0.5時間とした以外は、実施例C6と同じ操作を行った。
(実施例C24)
ゼオライトHβの代わりに活性白土(和光純薬工業株式会社製)0.600gを用い、反応温度を200℃とし、反応時間を0.5時間とした以外は、実施例C6と同じ操作を行った。
(実施例C25)
ゼオライトHβの代わりにモンモリロナイトK10(シグマアルドリッチジャパン製)0.600gを用い、反応温度を200℃とし、反応時間を0.5時間とした以外は、実施例C6と同じ操作を行った。
(実施例C26)
ゼオライトHβの代わりに酸化マグネシウム(MgO)を0.500g用いた以外は、実施例C14と同じ操作を行った。
(実施例C27)
上記製造したDHQ1.00gを水9.00gに溶解して濃度10重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、酢酸リチウムを3.00g添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は200℃とし、反応時間は0.5時間とした。反応終了後、反応液の全量を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C28)
酢酸リチウムの代わりに酢酸ナトリウムを1.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C29)
酢酸リチウムの代わりに酢酸ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C30)
酢酸リチウムの代わりに酢酸カリウムを3.00g用い、反応温度を180℃とした以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C31)
酢酸リチウムの代わりに酢酸カリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C32)
酢酸リチウムの代わりに酢酸ルビジウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C33)
酢酸リチウムの代わりに酢酸セシウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C34)
酢酸リチウムの代わりにプロピオン酸ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C35)
酢酸リチウムの代わりにオクタン酸ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C36)
酢酸リチウムの代わりにラウリン酸ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C37)
酢酸リチウムの代わりに安息香酸ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C38)
酢酸リチウムの代わりにコハク酸ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C39)
酢酸リチウムの代わりに硫酸水素カリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C40)
酢酸リチウムの代わりに硫酸水素ナトリウムを3.00g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(実施例C41)
上記製造したDHQ1.00gを1−ブタノール9.00gに溶解して濃度10重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、酢酸カリウムを3.00g添加し、オートクレーブ中で加熱して脱水反応を行った。反応温度は200℃とし、反応時間は0.5時間とした。反応終了後、不溶物を細孔径0.2μmの濾紙を用いて濾過し、さらにエタノールを用いて残渣を洗浄した。全量が20.0gになるようにエタノールで希釈した後、当該希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C42)
酢酸カリウムの代わりに酢酸ルビジウムを3.00g用いた以外は、実施例C41と同じ操作を行った。
(実施例C43)
酢酸カリウムの変わりに酢酸セシウムを3.00g用いた以外は、実施例C41と同じ操作を行った。
(参考例C1)
酢酸リチウムを用いなかった以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(参考例C2)
酢酸リチウムの代わりに水酸化ナトリウム(NaOH)を0.300g用いた以外は、実施例C27と同じ操作を行った。
(参考例C3)
上記製造したDHQ1.00gをメタノール1.30g及びトルエン13.3gの混合溶媒に溶解して濃度6.40重量%のDHQ溶液を調整した。ついで、トリフルオロ酢酸を0.890g(DHQに対し1当量)添加し、加熱して脱水反応を行った。反応温度は100℃とし、反応時間は2時間とした。反応終了後、反応液の全量をエタノールで希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(参考例C4)
反応温度を80℃とした以外は、実施例C1と同じ操作を行った。
(参考例C5)
反応温度を100℃とした以外は実施例C1と同じ操作を行った。
実施例C1〜C5、参考例C1、C3〜C5の結果を表7に示す。実施例C6〜C43、参考例C2の結果を表8に示す。
Figure 0005373066
Figure 0005373066
(実施例C44)
上記製造したDHQ1.00gと水酸化ナトリウム0.310gを水10.4gに溶解して濃度10.0重量%の4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンのナトリウム塩(DHQ‐Na)溶液を調整した。ついで、酢酸を0.400g(DHQ‐Naに対し0.8モル比)添加し、加熱して脱水反応を行った。反応温度は200℃とし、反応時間は0.5時間とした。反応終了後、反応液の全量を上記分析方法3に記載の展開溶媒を用いて希釈しながら回収し、全量を20.0gになるように調整した。希釈反応液0.400gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。
(実施例C45)
酢酸に代えて硫酸0.800g(DHQ‐Naに対し1.1モル比)を用いた以外は実施例C44と同じにした。
(実施例C46)
酢酸に代えて硫酸1.00g(DHQ‐Naに対し1.3モル比)を用いた以外は実施例C44と同じにした。
(実施例C47)
酢酸に代えて硫酸1.10g(DHQ‐Naに対し1.4モル比)を用いた以外は実施例C44と同じにした。
(実施例C48)
酢酸に代えて硫酸1.20g(DHQ‐Naに対し1.6モル比)を用いた以外は実施例C44と同じにした。
(実施例C49)
酢酸に代えてリン酸を0.200g(DHQ‐Naに対し0.3モル比)を用いた以外は実施例C44と同じにした。
(実施例C50)
酢酸に代えてリン酸を1.50g(DHQ‐Naに対し2.1モル比)を用いた以外は実施例C44と同じにした。
実施例C44〜C50の結果を表9に示す。
Figure 0005373066
(実施例C51)
DOI10.0g(61.7mmol)を水90.0gに溶解し、容量200molのオートクレーブ中、170℃で2時間攪拌し、室温(25℃)まで冷却した(反応液A4)。別途、40%Ni/アルミナ(日揮触媒化成株式会社製)0.910g及び水酸化ナトリウム(東ソー株式会社製)2.25g(56.1mmol)を容量200mlのオートクレーブに挿入し、0.5MPaの窒素により3回窒素置換を行った。この反応器に、窒素気流下、上記反応液A4の全量を挿入した。反応器内の雰囲気を0.5MPaの水素で3回置換した後、反応器内の水素圧力を2.5MPaとした。反応器内を攪拌しながら加温し、内温が50℃になるように調節した。14時間反応を行った後、反応器内の温度が室温付近になるまで冷却した。次いで、細孔径1μmの濾紙を用いて不溶物を濾過した(濾液B4)。当該濾液Bに酢酸20.9g(34.8mmol)を加え、窒素気流下、再度200mlのオートクレーブに挿入した。内温が200℃になるまで加温し、その温度で、0.5時間反応を行った後、室温付近まで冷却した(反応液B4)。反応液Bを0.200gに上記記載の内部標準溶液を加え、全量を20mlにメスアップして分析液とした。上記分析方法3に記載の分析条件を用いて、定量分析を行ったところ、ハイドロキノンが4.07g(3.70mmol)生成しており、DOIからハイドロキノンが60%の収率で生成していることが分かった。
なお、反応液A4の調製中、上記オートクレーブ中で攪拌中0.5時間経過後の反応溶液を採取し、NMRにより式(1)で示す化合物が含まれていることをNMRで確認した。このH−NMRのデータ、及び、13C−NMRのデータは、実施例Aで示したとおり。
また、反応液A4中にTHBが含まれていることをNMRで確認した。このH−NMRのデータ、及び、13C−NMRのデータは、実施例A1で示したとおり。
本発明の他の態様を以下に例示する。
第一の例は、下記に示す1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する方法である。
[1]酸触媒の非存在下、脱水反応により、上記式(1)で示す化合物から1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する方法。
[2][1]に記載の方法において、酸触媒の非存在下、脱水反応により2−デオキシ−scyllo−イノソースから前記式(1)で示す化合物を製造し、得られた前記式(1)で示す化合物から1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する方法。
[3][1]又は[2]に記載の方法において、前記式(1)で示す化合物を反応溶媒に溶解し、120℃以上に加熱しながら脱水反応を行う方法。
[4][3]に記載の方法において、前記反応溶媒として水を用いる方法。
[5][2]乃至[4]いずれかに記載の方法において、2−デオキシ−scyllo−イノソースからワンポットで1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する方法。
[6]酸触媒の非存在下、脱水反応により、2,3,4,5−テトラヒドロキシ−シクロヘキサン−1−オンから1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する方法。
第二の例は、下記に示すハイドロキノンを製造する方法である。
[1]芳香族化合物の存在下に4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンを加熱する工程を含み、
加熱する前記芳香族化合物又は4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンの一方が塩を形成しており、
前記芳香族化合物は、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する、ハイドロキノンを製造する方法。
[2]4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を120℃以上で加熱する、[1]に記載の方法。
[3]前記芳香族化合物が、芳香環に結合した2つのヒドロキシル基を有する、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]前記芳香族化合物と4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンの塩との混合、又は、前記芳香族化合物の塩と4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンとの混合の一方を行う混合工程をさらに含み、
前記混合工程においてハイドロキノン又はその塩を前記芳香族化合物又はその塩として4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩と混合させた後、前記芳香族化合物又はその塩の存在下に4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程を実行する、[1]乃至[3]いずれかに記載の方法。
[5]前記混合工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程を実行することにより得られるハイドロキノンと4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンの塩とを混合する、[4]に記載の方法。
[6]前記4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンは、鉄族元素を金属成分として含む金属触媒を用いた接触水素化反応により1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから製造される、[1]乃至[5]いずれかに記載の方法。
[7]前記鉄族元素は、ニッケル又はコバルトである、[6]に記載の方法。
[8]担体に前記金属成分が担持された金属触媒を用いて接触水素化反応を行う、[6]又は[7]に記載の方法。
[9]前記担体としてアルミナを用いる、[8]に記載の方法。
[10]前記金属触媒としてラネー合金を用いる、[6]又は[7]に記載の方法。
[11]4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン塩は、塩基性化合物の存在下、金属触媒を用いた接触還元反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから製造される、[1]乃至[10]いずれかに記載の方法。
[12]前記塩基性化合物が無機塩基化合物及び有機塩基化合物のいずれかである、[11]に記載の方法。
[13]前記無機塩基化合物が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及び水酸化アンモニウムからなる群から選択される、[12]に記載の方法。
[14]1,2,4−トリヒドロキシベンゼンの水溶液を用いて接触水素化反応を行う、[6]乃至[13]いずれかに記載の方法。
[15]1〜50重量%の1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを用いて接触水素化反応を行う、[6]乃至[14]いずれかに記載の方法。
[16]10〜100℃で接触水素化反応を行う、[6]乃至[15]いずれかに記載の方法。
[17]1,2,4−トリヒドロキシベンゼンは、以下に示す工程を用いて製造される、[6]乃至[16]いずれかに記載の方法。
(a)酸触媒の非存在下に、脱水反応により2−デオキシ−scyllo−イノソースから上記式(1)で示す化合物を製造する第1工程、
(b)前記第1工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、酸触媒の非存在下に、脱水反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する第2工程。
[18]脱水触媒の存在下に、120℃以上で4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する工程を含み、
前記脱水触媒は、酸化物触媒又は下記式(2)で示す酸若しくは塩基触媒である、ハイドロキノンを製造する方法。
(M(2)
[式(2)中、Mは、H,Li,Na,K,Rb,Cs,Be2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+又はBa2+であり、Xは、硫酸イオン、硫酸水素イオン、亜硫酸イオン、亜硫酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン、又は、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンであり、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン、及び、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンは、それぞれ、担体に固定化されていてもよく、mは1〜3であり、nは1〜3である。]
[19]4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩100重量部に対し、1〜1000重量部の脱水触媒を用いる、[18]に記載の方法。
[20]4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を水中で加熱する、[18]又は[19]に記載の方法。
[21]4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を有機溶媒中で加熱し、前記有機溶媒が炭素数2〜12の脂肪族アルコール、炭素数1〜12の脂肪族ニトリル、芳香族ニトリル、炭素数1〜12の脂環式エーテル及び炭素数1〜12のジアルキルケトンからなる群から選択される、[18]又は[19]に記載の方法。
[22]前記脱水触媒は、酸化物触媒である、[18]乃至[21]いずれかに記載の方法。
[23]前記酸化物触媒は、アルミニウム及び珪素のいずれかを含む、[22]に記載の方法。
[24]前記酸化物触媒は、下記式(3)で表される化合物を含有する固体酸触媒である、[23]に記載の方法。
[(M2/pO]・Al・[rSiO・tHO](3)
(式(3)中、Mは、Na,K,Ca及びBaからなる群から選ばれる金属原子であり、pは1又は2であり、qは0又は1であり、rは2〜10であり、tは2〜7である。)
[25]前記脱水触媒は、前記式(2)で表される、酸又は塩基触媒である、[18]乃至[21]いずれかに記載の方法。
[26]前記脱水触媒が、前記式(2)で表される、塩基触媒である、[25]に記載の方法。
[27]4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩は、以下に示す工程を用いて製造される、[18]乃至[26]いずれかに記載の方法。
(a)酸触媒の非存在下に、脱水反応により2−デオキシ−scyllo−イノソースから上記式(1)で示す化合物を製造する第1工程、
(b)前記第1工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、酸触媒の非存在下に、脱水反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する第2工程、
(c)前記第2工程で得られた1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから鉄金属触媒を用いた接触水素化反応により4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を製造する第3工程。
この出願は、2009年4月28日に出願された日本出願特願2009−108995、2009年6月4日に出願された日本出願特願2009−135380、及び2009年6月4日に出願された日本出願特願2009−135375を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (34)

  1. 2−デオキシ−scyllo−イノソースから多価フェノールを製造する方法であって、
    以下(a)〜(d)に示す工程を用いて製造されることを特徴とする、多価フェノールを製造する方法。
    (a)脱水反応により、2−デオキシ−scyllo−イノソースから下記式(1)で示す化合物を製造する第1工程、
    (b)脱水反応により、前記第1工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する第2工程、
    (c)金属触媒を用いた接触水素化反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を製造する第3工程、
    (d)4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱することによりハイドロキノンを製造する第4工程。
    Figure 0005373066
  2. 前記第2工程において、酸触媒の非存在下に、前記式(1)で示す化合物から1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1工程において、酸触媒の非存在下に、2−デオキシ−scyllo−イノソースから前記式(1)で示す化合物を製造する、請求項2に記載の方法。
  4. 前記第2工程において、前記式(1)で示す化合物を反応溶媒に溶解し、120℃以上に加熱しながら脱水反応を行う、請求項2又は3に記載の方法。
  5. 前記反応溶媒として水を用いる、請求項4に記載の方法。
  6. 前記第1工程の脱水反応と前記第2工程の脱水反応とをワンポットで行う、請求項2いずれか1項に記載の方法。
  7. 前記第4工程は、芳香族化合物の存在下に4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンを加熱する工程を含み、
    加熱する前記芳香族化合物又は4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンの一方が塩を形成しており、
    前記芳香族化合物は、芳香環に結合した少なくとも1つ以上のヒドロキシル基を有する、請求項1に記載の方法。
  8. 前記第4工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を120℃以上で加熱する、請求項7に記載の方法。
  9. 前記芳香族化合物が、芳香環に結合した2つのヒドロキシル基を有する、請求項7又は8に記載の方法。
  10. 前記第4工程は、前記芳香族化合物と4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンの塩との混合、又は、前記芳香族化合物の塩と4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンとの混合の一方を行う混合工程をさらに含み、
    前記混合工程において、ハイドロキノン又はその塩を前記芳香族化合物又はその塩として4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩と混合させた後、前記芳香族化合物又はその塩の存在下に4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する、請求項7いずれか1項に記載の方法。
  11. 前記混合工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱することにより得られるハイドロキノンと4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンの塩とを混合する、請求項10に記載の方法。
  12. 前記金属触媒は、鉄族元素を金属成分として含み、
    前記第3工程において、前記鉄族元素を金属成分として含む前記金属触媒を用いた接触水素化反応により1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオンを製造する、請求項711いずれか1項に記載の方法。
  13. 前記鉄族元素は、ニッケル又はコバルトである、請求項12に記載の方法。
  14. 前記第3工程において、担体に前記金属成分が担持された金属触媒を用いて接触水素化反応を行う、請求項12又は13に記載の方法。
  15. 前記第3工程において、前記担体としてアルミナを用いる、請求項14に記載の方法。
  16. 前記第3工程において、前記金属触媒としてラネー合金を用いる、請求項12又は13に記載の方法。
  17. 前記第3工程において、塩基性化合物の存在下、前記金属触媒を用いた接触水素化反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン塩を製造する、請求項1316いずれか1項に記載の方法。
  18. 前記塩基性化合物が無機塩基化合物及び有機塩基化合物のいずれかである、請求項17に記載の方法。
  19. 前記無機塩基化合物が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及び水酸化アンモニウムからなる群から選択される、請求項18に記載の方法。
  20. 前記第3工程において、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンの水溶液を用いた接触水素化反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン塩を製造する、請求項1719いずれか1項に記載の方法。
  21. 前記第3工程において、1重量%以上50重量%以下の1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを用いて接触水素化反応を行う、請求項1220いずれか1項に記載の方法。
  22. 前記第3工程において、10℃以上100℃以下で接触水素化反応を行う、請求項1221いずれか1項に記載の方法。
  23. 前記第1工程において、酸触媒の非存在下に、脱水反応により2−デオキシ−scyllo−イノソースから前記式(1)で示す化合物を製造し、
    前記第2工程において、前記第1工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、酸触媒の非存在下に、脱水反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する、請求項1222いずれか1項に記載の方法。
  24. 前記第4工程は、脱水触媒の存在下に、120℃以上で4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する工程を含み、
    前記脱水触媒は、酸化物触媒又は下記式(2)で示す酸若しくは塩基触媒である、請求項1に記載の方法。
    (M(2)
    [式(2)中、Mは、H,Li,Na,K,Rb,Cs,Be2+,Mg2+,Ca2+,Sr2+又はBa2+であり、Xは、硫酸イオン、硫酸水素イオン、亜硫酸イオン、亜硫酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、過塩素酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン、又は、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンであり、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族カルボン酸のアニオン、及び、炭素数1〜12の脂肪族若しくは芳香族スルホン酸のアニオンは、それぞれ、担体に固定化されていてもよく、mは1〜3であり、nは1〜3である。]
  25. 4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩100重量部に対し、1重量部以上1000重量部以下の脱水触媒を用いる、請求項24に記載の方法。
  26. 4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を水中で加熱する、請求項24又は25に記載の方法。
  27. 4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を加熱する前記工程において、4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を有機溶媒中で加熱し、前記有機溶媒が炭素数2〜12の脂肪族アルコール、炭素数2〜12の脂肪族ニトリル、芳香族ニトリル、炭素数2〜12の脂肪族又は脂環式エーテル及び炭素数3〜12のジアルキルケトンからなる群から選択される、請求項24又は25に記載の方法。
  28. 前記脱水触媒は、酸化物触媒である、請求項2427いずれか1項に記載の方法。
  29. 前記酸化物触媒は、アルミニウム及び珪素のいずれかを含む、請求項28に記載の方法。
  30. 前記酸化物触媒は、下記式(3)で表される化合物を含有する固体酸触媒である、請求項29に記載の方法。
    [(M2/pO]・Al・[rSiO・tHO](3)
    [式(3)中、Mは、Na,K,Ca及びBaからなる群から選ばれる金属原子であり、pは1又は2であり、qは0又は1であり、rは2〜10であり、tは2〜7である。]
  31. 前記脱水触媒は、前記式(2)で表される、酸又は塩基触媒である、請求項2730いずれか1項に記載の方法。
  32. 前記脱水触媒が、前記式(2)で表される、塩基触媒である、請求項31に記載の方法。
  33. 前記第1工程において、酸触媒の非存在下に、脱水反応により2−デオキシ−scyllo−イノソースから前記式(1)で示す化合物を製造し、
    前記第2工程において、前記第1工程で得られた前記式(1)で示す化合物から、酸触媒の非存在下に、脱水反応により、1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造し、
    前記第3工程において、前記第2工程で得られた1,2,4−トリヒドロキシベンゼンから鉄族金属触媒を用いた接触水素化反応により4−ヒドロキシシクロヘキサン−1,3−ジオン又はその塩を製造する、請求項2432いずれか1項に記載の方法。
    Figure 0005373066
  34. 酸触媒の非存在下、脱水反応により、下記式(1)で示す化合物から1,2,4−トリヒドロキシベンゼンを製造する方法。
    Figure 0005373066
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