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JPH0669980B2 - フェノールのヒドロキシル化法 - Google Patents
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JPH0669980B2 - フェノールのヒドロキシル化法 - Google Patents

フェノールのヒドロキシル化法

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JPH0669980B2
JPH0669980B2 JP2164367A JP16436790A JPH0669980B2 JP H0669980 B2 JPH0669980 B2 JP H0669980B2 JP 2164367 A JP2164367 A JP 2164367A JP 16436790 A JP16436790 A JP 16436790A JP H0669980 B2 JPH0669980 B2 JP H0669980B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、フェノールの過酸化水素によるヒドロキシ
ル化に関する。
[従来の技術] 第2,071,464号の番号で公開された仏国特許出願69.4546
7号には、強酸によって触媒される過酸化物によるフェ
ノール及びフェノールエーテル類のヒドロキシル化方法
が記載されている。これら強酸の中で特に用いられるも
のは硫酸、p−トルエンスルホン酸及び過塩素酸であ
る。
この特許に従う方法は非常に重要な工業的方法である。
しかしながら、この反応の触媒において装置に対する腐
蝕性のより低いものの研究がこの数年来文献に報告され
てきている。
しかして、仏国特許第2,489,816号には、各種金属のシ
リカライトの使用が推奨されている。
ヨーロッパ特許出願第0,299,893号には、架橋クレーの
使用が記載されている。
[発明が解決しようとする課題] 不均質触媒を用いるこれらの方法は有益であるように見
えるが、一方で触媒の再生利用のような工業上の問題が
依然として存在し、他方で効率が強酸による触媒作用ほ
どよくないようである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、装置の腐蝕の危険性を制限しながら強酸によ
るのと同程度に高いヒドロキシル化収率を得ることを可
能にする。
より正確には、本発明は、フェノールを過酸化水素と反
応させることによってヒドロキシル化する方法であっ
て、 前記反応を ・有効量の、過塩素酸又はトリフルオルメタンスルホン
酸のアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩 並びに ・有効量の少なくとも1種の燐の酸素酸 の存在下で実施することを特徴とする前記方法から成
る。
本発明の方法において触媒の役割を果たす塩の原料とな
るプロトン酸、即ち過塩素酸又はトリフルオルメタンス
ルホン酸は、水中において−1より小さいpKaを有す
る。
pKaは、溶媒として水を用いた場合の酸/塩基系のイオ
ン解離定数と定義される。
本明細書においてアルカリ金属塩とは、前記の酸の中性
リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシ
ウム塩であるものとする。
大抵の場合ナトリウム又はカリウム塩を用いるのが好ま
しく、経済上の理由からナトリウム塩を用いるのがより
好ましい。即ち、特に好ましいアルカリ金属塩は、過塩
素酸ナトリウム及びトリフルオルメタンスルホン酸ナト
リウムである。
本明細書においてアルカリ土類金属塩とは、前記の酸の
中性ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウム及びバリウム塩であるものとする。
大抵の場合、マグネシウム、カルシウム及びバリウム塩
を用いるのが好ましい。
これらのアルカリ土類金属塩の中で好ましく用いられる
ものは、過塩素酸カルシウム、過塩素酸マグネシウム、
トリフルオルメタンスルホン酸カルシウム及びトリフル
オルメタンスルホン酸マグネシウムである。
数種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩の混合物を
用いることができる。
アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩はまた、例えば酸
とこれら金属の酸化物又は水酸化物とを化学量論的割合
で装入することによってその場で製造することもでき
る。
燐の酸素酸は、より特定的には、酸化数5の燐の酸基を
持つ化合物である。
また、酸化数3の燐の酸基を持つ化合物であって混合物
中で過酸化水素によって酸化されて対応する燐(V)の
化合物になるものを用いることもできる。しかしなが
ら、これには過酸化水素の一部を消費するという欠点が
あるので特に有益ではない。
これらの燐(V)の酸素酸の中では、例えばオルト燐
酸、メタ燐酸、ピロ燐酸、ポリ燐酸類並びにホスホン酸
類(例えば1−ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ホ
スホン酸、エチルホスホン酸及びフェニルホスホン酸)
を挙げることができる。
実用上及び経済上の理由から、より一般的に用いられる
ものは、オルト燐酸、ピロ燐酸及び1−ヒドロキシエチ
リデンジホスホン酸である。
本発明の方法におけるアルカリ金属又はアルカリ土類金
属塩の使用量は広い範囲内で変化し得る。
一般的に、この量は(アルカリ金属又はアルカリ土類金
属塩)/過酸化水素のモル比で表わされる。この比は大
抵の場合0.1モル%〜10モル%の範囲、好ましくは0.5%
〜5%の範囲である。
燐の酸素酸/過酸化水素のモル比で表わした燐の酸素酸
の量は大抵の場合0.1モル%〜20モル%の範囲、好まし
くは0.5%〜10%の範囲である。
過酸化水素は水溶液又は有機溶液の形で用いることがで
きる。
商品としてより容易に入手できるという理由から、水溶
液を用いるのが好ましい。一般的にこれらは20重量%以
上の過酸化水素を含有する。
過酸化水素の量はフェノール1モルにつきH2O21モルま
でであってよい。
しかしながら、工業的に許容できる収率を得るために
は、フェノール/過酸化水素のモル比が25/1〜3/1、好
ましくは20/1〜4/1であるのが好ましい。
充分な反応速度を得るためには、媒体中の初期の水含有
率を20重量%、好ましくは10重量%までに制限する。こ
の初期の水は反応成分と共に、特に過酸化水素と共に導
入された水に相当する。
本発明の方法はフェノールからヒドロキノン及びピロカ
テコールを製造するのに特に好適である。
ヒドロキシル化反応を実施する温度は一般に大気圧下に
おいて45℃〜160℃の範囲である。
また、それより高い温度において大気圧より高い圧力下
で実施することもできる。
反応成分及び操作条件は本発明の方法を連続的に実施す
るのに適している。
[実施例] 以下の実施例は本発明を例示するためのものである。
例1 冷却管、温度計、滴下漏斗及び中央攪拌機を備えたガラ
ス製の100cm3丸底フラスコ内に、下記のものを装入し
た: ・フェノール 47g(0.5モル) ・Mg(ClO4 0.137g(0.615ミリモル) (過酸化水素に対して1.23モル%) ・ピロ燐酸 0.053g(0.3ミリモル) (過酸化水素に対して0.6モル%)。
この混合物を攪拌しながら75℃にした後に、69.5%(重
量/重量)過酸化水素水溶液2.44g(過酸化水素0.05モ
ル)を導入した。
75℃に3時間加熱した後に、沃素滴定によって残留過酸
化水素を測定し、生成したジフェノールを高性能液体ク
ロマトグラフィーによって測定した。
次の結果が得られた: ・H2O2の転化率(DC): 100% ・転化したH2O2に対する ヒドロキノンの収率: 28.5% ・転化したH2O2に対する ピロカテコールの収率: 42.0% ・ジフェノールの総収率: 70.5% 例2 冷却管、温度計、滴下漏斗及び中央攪拌機を備えたガラ
ス製の100cm3丸底フラスコ内に、下記のものを装入し
た: ・フェノール 47g(0.5モル) ・Mg(ClO4 0.271g(1.215ミリモル) (過酸化水素に対して2.43モル%) ・ピロ燐酸 0.107g(0.6ミリモル) (過酸化水素に対して1.2モル%)。
この混合物を攪拌しながら75℃にした後に、69.5%(重
量/重量)過酸化水素水溶液2.44g(過酸化水素0.05モ
ル)を導入した。
75℃に2時間20分間加熱した後に、沃素滴定によって残
留過酸化水素を測定し、生成したジフェノールを高性能
液体クロマトグラフィーによって測定した。
次の結果が得られた: ・H2O2の転化率(DC): 100% ・転化したH2O2に対する ヒドロキノンの収率: 29.0% ・転化したH2O2に対する ピロカテコールの収率: 42.0% ・ジフェノールの総収率: 71.0% 例3 ピロ燐酸をオルト燐酸0.45ミリモル(過酸化水素に対し
て0.9モル%)に置き換えて例1を繰返した。
75℃において5時間25分間反応させた後に、次の結果が
得られた: ・H2O2のDC: 100% ・ヒドロキノンの収率: 23.0% ・ピロカテコールの収率: 36.0% ・ジフェノールの総収率: 59.0% 例4 ピロ燐酸を1−ヒドロキシエチリデンジホスホン酸0.3
ミリモル(過酸化水素に対して0.6モル%)に置き換え
て例1を繰返した。
75℃において3時間25分間反応させた後に、 次の結果が得られた: ・H2O2のDC: 100% ・ヒドロキノンの収率: 30.0% ・ピロカテコールの収率: 41.5% ・ジフェノールの総収率: 71.5% 比較実験A マグネシウム塩を用いずに例1を繰返した。
75℃において5時間15分間反応させた後に、次の結果が
得られた: ・H2O2のDC: 16.5% ・ヒドロキノンの収率: 16.5% ・ピロカテコールの収率: 38.5% ・ジフェノールの総収率: 55.0% アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩の不在下において
は、例1におけるより反応時間が長いのにもかかわら
ず、H2O2の転化率が非常に低いということが観察され
た。
比較実験B ピロ燐酸を用いずに例2を繰返した。
75℃において4時間25分間反応させた後に、 次の結果が得られた: ・H2O2DC: 52.5% ・ヒドロキノンの収率: 13.5% ・ピロカテコールの収率: 29.5% ・ジフェノールの総収率: 43.0% 燐の酸素酸の不在下においては、反応時間が長いのにも
かかわらずH2O2の転化率が低いということ及び例2にお
けるよりジフェノールの収率が低いということが観察さ
れた。
比較実験C マグネシウム塩を用いずに例2を繰返した。
69.5%(重量/重量)過酸化水素の装入量は1.31g(26.
8ミリモル)であり、従ってフェノール/H2O2のモル比は
18.6である。
150℃において2時間反応させた後に、次の結果が得ら
れた: ・H2O2のDC: 99.5% ・ヒドロキノンの収率: 19.5% ・ピロカテコールの収率: 35.0% ・ジフェノールの総収率: 54.5% アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩の不在下において
は、例2(初期のH2O2/フェノール比がより高かった)
におけるのと同等のH2O2転化率を得るためには非常に高
い温度で操作する必要があり、それでもジフェノールの
収率が低いということが観察された。
比較実験D 冷却管、温度計、滴下漏斗及び中央攪拌機を備えたガラ
ス製の100cm3丸底フラスコ内に、下記のものを装入し
た: ・フェノール 51.5g(0.548モル) ・HClO4 0.0981g(0.68ミリモル) (過酸化水素に対して1.23モル%) ・ピロ燐酸 0.058g(0.33ミリモル) (過酸化水素に対して0.6モル%)。
この混合物を攪拌しながら75℃にした後に、69.5%(重
量/重量)過酸化水素水溶液2.70g(過酸化水素55.2ミ
リモル)を導入した。
75℃に2時間加熱した後に、沃素滴定によって残留過酸
化水素を測定し、生成したジフェノールを高性能液体ク
ロマトグラフィーによって測定した。
次の結果が得られた: ・H2O2の転化率(DC): 99.5% ・転化したH2O2に対する ヒドロキノンの収率: 30.0% ・転化したH2O2に対する ピロカテコールの収率: 42.0% ・ジフェノールの総収率: 75.0% 比較実験E 冷却管、温度計、滴下漏斗及び中央攪拌機を備えたガラ
ス製の100cm3丸底フラスコ内に、下記のものを装入し
た: ・フェノール 58.1g(0.618モル) ・酢酸マグネシウム0.222g(1.58ミリモル) (過酸化水素に対して2.53モル%) ・ピロ燐酸 0.074g(0.42ミリモル) (過酸化水素に対して0.67モル%)。
この混合物を攪拌しながら75℃にした後に、69.5%(重
量/重量)過酸化水素水溶液3.05g(過酸化水素62.4ミ
リモル)を導入した。
75℃に2時間10分間加熱した後に、沃素滴定によって残
留過酸化水素を測定し、生成したジフェノールを高性能
液体クロマトグラフィーによって測定した。
次の結果が得られた: ・H2O2の転化率(DC): 7.5% ・転化したH2O2に対する ヒドロキノンの収率: 8.0% ・転化したH2O2に対する ピロカテコールの収率: 15.0% ・ジフェノールの総収率: 23.0% 例5〜11 例1に記載した装置中に、下記のものを装入した: ・フェノール 47.0g(0.5モル) ・NaClO4・H2O (下記の表1に示した過酸化水素に対す
るモル%) ・ピロ燐酸(下記の表1に示した過酸化水素に対するモ
ル%) この混合物を攪拌しながら75℃又は100℃にした後に、6
9.5%(重量/重量)過酸化水素水溶液を種々の量で
(表1のH2O2/フェノールのモル比を参照されたい)導
入した。
75℃又は100℃に表1に示した様々な時間加熱した後
に、下記の表1に示した結果が得られた。
次の略号を用いた: ・DC%=転化率(%) ・YLD HQ=転化したH2O2に対するヒドロキノンの収率 ・YLD PC=転化したH2O2に対するピロカテコールの収率 ・YLD合計=ジフェノールの総収率 例12 例1に記載した装置内に、下記のものを装入した: ・フェノール 39.4g(0.418モル) ・トリフルオルメタンスルホン酸リチウム0.086g(0.55
ミリモル) (過酸化水素に対して1.23モル%) ・ピロ燐酸 0.047g(0.26ミリモル) (過酸化水素に対して0.6モル%)。
この混合物を攪拌しながら75℃にした後に、69.5%(重
量/重量)過酸化水素水溶液2.07g(過酸化水素42.3ミ
リモル)を導入した。
75℃において6時間反応させた後に、次の結果が得られ
た: ・H2O2のDC: 81.5% ・ヒドロキノンの収率: 26.0% ・ピロカテコールの収率: 41.5% ・ジフェノールの総収率: 67.5%

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノールを過酸化水素と反応させること
    によってヒドロキシル化する方法であって、 前記反応を ・有効量の、過塩素酸又はトリフルオルメタンスルホン
    酸のアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩 並びに ・有効量の少なくとも1種の燐の酸素酸 の存在下で実施することを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項2】用いられるアルカリ金属又はアルカリ土類
    金属塩が過塩素酸又はトリフルオルメタンスルホン酸の
    中性リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及び
    セシウム塩又は中性ベリリウム、マグネシウム、カルシ
    ウム、ストロンチウム及びバリウム塩、好ましくはナト
    リウム若しくはカリウム塩又はマグネシウム、カルシウ
    ム若しくはバリウム塩であることを特徴とする請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】用いられるアルカリ金属又はアルカリ土類
    金属塩が過塩素酸ナトリウム、トリフルオルメタンスル
    ホン酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸マグ
    ネシウム、トリフルオルメタンスルホン酸カルシウム又
    はトリフルオルメタンスルホン酸マグネシウムであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】数種のアルカリ金属又はアルカリ土類金属
    塩の混合物を用いることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】燐の酸素酸が酸化数5の燐の酸基を持つ化
    合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
    記載の方法。
  6. 【請求項6】アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩の量
    が(アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩)/過酸化水
    素のモル比で表わして0.1%〜10%の範囲、好ましくは
    0.5%〜5%の範囲であることを特徴とする請求項1〜
    5のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】燐の酸素酸の量が燐の酸素酸/過酸化水素
    のモル比で表わして0.1%〜20%の範囲、好ましくは0.5
    %〜10%の範囲であることを特徴とする請求項1〜5の
    いずれかに記載の方法。
  8. 【請求項8】フェノール/過酸化水素のモル比が25/1〜
    3/1、好ましくは20/1〜4/1であることを特徴とする請求
    項1〜7のいずれかに記載の方法。
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