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JP2732906B2 - Method for producing quinones - Google Patents

Method for producing quinones

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Publication number
JP2732906B2
JP2732906B2 JP1215051A JP21505189A JP2732906B2 JP 2732906 B2 JP2732906 B2 JP 2732906B2 JP 1215051 A JP1215051 A JP 1215051A JP 21505189 A JP21505189 A JP 21505189A JP 2732906 B2 JP2732906 B2 JP 2732906B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copper
phenol
catalyst
oxygen
boron
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP1215051A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0381246A (en
Inventor
忠志 小味山
栄一 杉山
久春 久保山
修一 徳元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mitsui Chemicals Inc filed Critical Mitsui Chemicals Inc
Priority to JP1215051A priority Critical patent/JP2732906B2/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • 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〕 本発明はフェノール類を分子状酸素により酸化して、
それに対応するキノン類を製造する方法に関するもので
ある。このキノン類の水素化により対応するハイドロキ
ノン類を製造することができる。この中で無置換のハイ
ドロキノンは写真産業において用いられる有用な化合物
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention oxidizes phenols with molecular oxygen,
The present invention relates to a method for producing a corresponding quinone. The corresponding hydroquinones can be produced by hydrogenating the quinones. Among them, unsubstituted hydroquinone is a useful compound used in the photographic industry.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

塩化銅の存在下、フェノール類と酸素とを反応させて
パラベンゾキノン類(以下キノン類と略称する。)を製
造する方法は知られている(例えば特開昭62−14844
6)。
A method for producing parabenzoquinones (hereinafter abbreviated as quinones) by reacting phenols with oxygen in the presence of copper chloride is known (for example, JP-A-62-14844).
6).

しかしながら、塩化銅を触媒として使用し反応を行う
と装置の材質が著しく腐蝕され、金属材料は殆どすべて
のものが実用に耐えない。
However, when the reaction is carried out using copper chloride as a catalyst, the material of the apparatus is significantly corroded, and almost all metallic materials are not practical.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明の課題は、金属材質の腐蝕の問題を新規の触媒
を用いて解決することにある。
An object of the present invention is to solve the problem of corrosion of metal materials using a novel catalyst.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

即ち、本発明は、 銅及びホウ素の酸化物の存在下、フェノールまたは置
換フェノールを酸素と反応させることを特徴とするキノ
ン類の製造法である。
That is, the present invention is a method for producing quinones, which comprises reacting phenol or substituted phenol with oxygen in the presence of copper and boron oxides.

本発明で使用する銅及びホウ素の酸化物とは酸化第一
銅もしくは酸化第二銅と酸化ホウ素を含む物質であり、
該物質が水和水や吸着水を含んでいてもよい。ホウ素と
銅との原子比は、銅1グラム原子に対してホウ素0.01〜
100グラム原子である。
The oxides of copper and boron used in the present invention are substances containing cuprous oxide or cupric oxide and boron oxide,
The substance may include water of hydration and water of adsorption. The atomic ratio of boron to copper is from 0.01 to boron per gram atom of copper.
100 gram atoms.

この物質の製造方法としては種々の方法があるが、酸
化第一銅もしくは水酸化第一銅、酸化第二銅もしくは水
酸化第二銅と、酸化ホウ素もしくはその水和物(例えば
メタホウ酸、正ホウ酸、テトラホウ酸等)を混合する方
法がある。
Although there are various methods for producing this substance, cuprous oxide or cuprous hydroxide, cupric oxide or cupric hydroxide, and boron oxide or a hydrate thereof (for example, metaboric acid, Boric acid, tetraboric acid, etc.).

この際に熱水に酸化ホウ素もしくはその水和物を溶解
して銅化合物と混合し、乾燥することが好ましい。
At this time, it is preferable that boron oxide or a hydrate thereof is dissolved in hot water, mixed with a copper compound, and dried.

またこの乾燥した物質を150〜1000℃で焼成して製造
する方法もある。
There is also a method in which the dried substance is fired at 150 to 1000 ° C. to produce the dried substance.

また両方の元素を含む水溶液中で共沈させてつくる方
法もある。例えば可溶性銅塩の水溶液とホウ砂の水溶液
とを混合してホウ酸銅を沈澱させ、これを濾別し、乾燥
することにより製造し得る。
There is also a method of coprecipitation in an aqueous solution containing both elements. For example, it can be produced by mixing an aqueous solution of a soluble copper salt and an aqueous solution of borax to precipitate copper borate, filtering this, and drying.

また、銅及びホウ素の酸化物を担体上に担持したもの
も本発明の方法で用いることができる。担体としては、
活性炭、活性アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、珪
藻土、チタニア、ジルコニア、酸性白土、活性白土、ボ
ーキサイト、マグネシア等が用いられる。担持方法とし
ては制限はないが、含浸法や共沈法も使用できる。
Further, an oxide of copper and boron supported on a carrier can also be used in the method of the present invention. As a carrier,
Activated carbon, activated alumina, silica, silica-alumina, diatomaceous earth, titania, zirconia, acid clay, activated clay, bauxite, magnesia and the like are used. The loading method is not limited, but an impregnation method or a coprecipitation method can also be used.

触媒として使用するこの銅及びホウ素の酸化物の量
は、バッチ式で反応を行う際にはフェノールまたは置換
フェノール1モル当り、銅を0.001〜10g原子含む触媒を
使用する。0.001g原子未満では反応速度が遅く、10g原
子で十分な反応速度があり、それ以上の添加を必要とし
ない。固定床流通方式で行う場合には、通常0.01〜100g
(フェノール類+溶剤)/(g触媒・hr)である。
The amount of the oxides of copper and boron used as a catalyst is such that a catalyst containing 0.001 to 10 g atoms of copper per mole of phenol or substituted phenol is used when the reaction is carried out in a batch system. When the amount is less than 0.001 g atom, the reaction rate is low, and when the amount is 10 g atom, the reaction rate is sufficient and no additional addition is required. When using the fixed bed circulation method, usually 0.01 to 100 g
(Phenols + solvent) / (g catalyst · hr).

本発明で使用するフェノールまたは置換フェノールと
しては、一般式(I) (式中、R1、R2、R3およびR4は、同じもの又は異なるも
のであってもよく、水素、ハロゲン、シアノ、1〜12個
の炭素原子を含有するアルキル又はアルコキシ、6〜16
個の炭素原子を含有する未置換もしくは置換フェニル又
は未置換もしくは置換フェノキシ基を示す)で表わされ
るものであり、特にR1、R2、R3およびR4として水素、フ
ッ素、塩素、臭素、沃素、シアノ、メチル、エチル、プ
ロピル、ブチル、ペンチル、メトキシ、エトキシ、フェ
ニル、フェノキシ等がある。本発明で用いられる好まし
いフェノール類としては、フェノール即ち無置換フェノ
ール、o−クロルフェノール、2,6−ジクロルフェノー
ル、o−クレゾール、m−クレゾール、2−第三級ブチ
ルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、2,3−ジメチ
ルフェノール、2,6−ジ第三級ブチルフェノール、2,3,5
−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノー
ル、o−フェニルフェノール、o−ベンジルフェノール
等がある。
The phenol or substituted phenol used in the present invention is represented by the general formula (I) (Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different and include hydrogen, halogen, cyano, alkyl or alkoxy containing 1 to 12 carbon atoms, 6 to 16
Represents an unsubstituted or substituted phenyl or an unsubstituted or substituted phenoxy group containing 2 carbon atoms), and particularly as R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , hydrogen, fluorine, chlorine, bromine, Examples include iodine, cyano, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, methoxy, ethoxy, phenyl, phenoxy and the like. Preferred phenols used in the present invention include phenol, i.e., unsubstituted phenol, o-chlorophenol, 2,6-dichlorophenol, o-cresol, m-cresol, 2-tert-butylphenol, and 2,6-dimethyl. Phenol, 2,3-dimethylphenol, 2,6-ditertiary butylphenol, 2,3,5
-Trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, o-phenylphenol, o-benzylphenol and the like.

本発明の方法では無溶剤で実施できるが、溶剤を使用
することもできる。溶剤としては水、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルア
ルコール等のアルコール類、アセトニトリル、ベンゾニ
トリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジエチルホルムアミド、ジエチルアセ
トアミド等のアミド類、エチレングリコール、ジエチレ
ングリコール等のグリコール類、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエ
ーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセ
トン、酢酸、スルホラン、ジメチルイミダリジノン、N
−メチルピロリドン、テトラグライム、ジメチルスルホ
キシド、トリブチルホスフィンオキサイド、1,2−プロ
パンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジ
オール等を使用することができる。溶剤を使用する際に
は、フェノール類の濃度は反応液に対して通常1wt%以
上である。1wt%以下では反応器の容積効率が悪い。
Although the method of the present invention can be carried out without a solvent, a solvent can also be used. Examples of the solvent include water, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol and butyl alcohol; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, diethylformamide and diethylacetamide; ethylene glycol and diethylene glycol. Glycols such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethers such as diethylene glycol dimethyl ether, acetone, acetic acid, sulfolane, dimethylimidaridinone, N
-Methylpyrrolidone, tetraglyme, dimethylsulfoxide, tributylphosphine oxide, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol and the like can be used. When a solvent is used, the concentration of the phenol is usually 1% by weight or more based on the reaction solution. Below 1 wt%, the volumetric efficiency of the reactor is poor.

溶剤としてはメチルアルコール、エチルアルコール、
プロピルアルコール等のアルコール類、アセトニトリル
等のニトリル類、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセ
トアミド等のアミド類が好ましい。
As the solvent, methyl alcohol, ethyl alcohol,
Alcohols such as propyl alcohol, nitriles such as acetonitrile, and amides such as dimethylacetamide and diethylacetamide are preferred.

酸素源としては、純酸素の他に空気や窒素で希釈した
酸素を用いることができる。
As the oxygen source, oxygen diluted with air or nitrogen can be used in addition to pure oxygen.

反応圧力は常圧でもよく、所望ならば加圧、減圧のい
ずれでも良い。
The reaction pressure may be normal pressure, and if desired, may be either pressurization or reduced pressure.

通常酸素の圧力は0.1〜500kg/cm2Gである。酸素の圧
力が高いほど、フェノール類の酸化速度が大きくなり、
且つ対応するキノン類への選択率が高くなる。無置換フ
ェノールよりもアルキル又はアルコキシ基で置換された
置換フェノールは、同じ酸素圧力ではより酸化速度がは
やく、且つ対応するキノン類への選択性が高い。それ故
より低い酸素の圧力を使用できる。
Usually, the pressure of oxygen is 0.1-500 kg / cm 2 G. The higher the oxygen pressure, the greater the rate of oxidation of phenols,
In addition, the selectivity to the corresponding quinones increases. Substituted phenols substituted with alkyl or alkoxy groups than unsubstituted phenols have a faster oxidation rate at the same oxygen pressure and a higher selectivity to the corresponding quinones. Therefore, lower oxygen pressures can be used.

無置換フェノールの場合は酸素圧力として20kg/cm2G
以上が好ましく、製造の設備費を考慮すると酸素圧力と
して200kg/cm2G以下が好ましい。
20 kg / cm 2 G as oxygen pressure for unsubstituted phenol
The above is preferable, and the oxygen pressure is preferably 200 kg / cm 2 G or less in consideration of production equipment cost.

反応温度は使用するフェノール類によって異なるが、
通常0〜150℃で好ましくは10〜100℃である。無置換フ
ェノールよりもアルキル又はアルコキシ基で置換された
置換フェノールの方が反応速度が大きいので、より低い
温度で反応させることができる。
The reaction temperature depends on the phenol used,
Usually, it is 0 to 150 ° C, preferably 10 to 100 ° C. A substituted phenol substituted with an alkyl or alkoxy group has a higher reaction rate than an unsubstituted phenol, and can be reacted at a lower temperature.

反応時間はバッチ式の場合通常0.5〜10時間程度であ
る。生成物と触媒との分離は濾過により簡単に行うこと
ができる。例えばベンゾキノンは生成物から水蒸気蒸留
や晶析により得ることができる。
The reaction time is usually about 0.5 to 10 hours in the case of a batch system. Separation of the product from the catalyst can be easily performed by filtration. For example, benzoquinone can be obtained from the product by steam distillation or crystallization.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 触媒の製造 蒸留水500gの中にホウ砂20gを溶解した。この中へ蒸
留水100g中に無水硫酸銅3.65gを溶解した溶液を滴下
し、沈殿を生成させた。
Example 1 Production of Catalyst 20 g of borax was dissolved in 500 g of distilled water. A solution obtained by dissolving 3.65 g of anhydrous copper sulfate in 100 g of distilled water was dropped into this, and a precipitate was formed.

この沈殿は少量の水で洗い、その後120℃で3時間乾
燥し、触媒2.92gを得た。
This precipitate was washed with a small amount of water and then dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain 2.92 g of a catalyst.

ベンゾキノンの合成 内容積70ccのステンレス製のオートクレーブ中にメチ
ルアルコール20g、フェノール0.941g(0.01モル)及び
触媒1.0gを仕込んだ。オートクレーブを窒素で20kg/cm2
Gまで加圧し、その後酸素ガスを入れて全圧100kg/cm2G
にした。
Synthesis of Benzoquinone 20 g of methyl alcohol, 0.941 g (0.01 mol) of phenol and 1.0 g of catalyst were charged into a 70 cc stainless steel autoclave. Autoclave with nitrogen 20kg / cm 2
Pressurized to G, then add oxygen gas and total pressure 100kg / cm 2 G
I made it.

オートクレーブを70℃に上昇させ、その温度に3時間
保持した。その後オートクレーブを常温まで冷却し、圧
抜きを行い内容物を取り出し分析した。
The autoclave was raised to 70 ° C. and kept at that temperature for 3 hours. Thereafter, the autoclave was cooled to room temperature, depressurized, and the contents were taken out and analyzed.

フェノールの転化率 24.0% パラベンゾキノンへの選択率 85.6% 比較例1 触媒の製造 蒸留水87gの中に無水硫酸銅4.91gを溶解した。この中
へ0.615Nの苛性ソーダ水溶液を滴下し、pH8とした。沈
殿を濾別し、少量の水で洗い、その後メチルアルコール
で洗浄し、空気中で48時間乾燥させ、水酸化銅触媒3.83
gを得た。
Phenol conversion rate 24.0% Selectivity to parabenzoquinone 85.6% Comparative Example 1 Production of catalyst 4.91 g of anhydrous copper sulfate was dissolved in 87 g of distilled water. A 0.615N aqueous solution of caustic soda was dropped into the mixture to adjust the pH to 8. The precipitate is filtered off, washed with a little water, then with methyl alcohol, dried in air for 48 hours, and charged with copper hydroxide catalyst 3.83.
g was obtained.

ベンゾキノンの合成 実施例1のホウ酸銅触媒の代わりに、水酸化銅触媒1g
を使用し、その他は実施例1と全く同じ条件で反応を行
った。
Synthesis of benzoquinone In place of the copper borate catalyst of Example 1, 1 g of copper hydroxide catalyst
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except for the above.

パラベンゾキノンの生成量は0.5%であった。 The yield of parabenzoquinone was 0.5%.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

ホウ素の酸化物を含有しない水酸化第二銅では、パラ
ベンゾキノンは0.5%しか生成しないが、実施例1で示
したように銅及びホウ素の酸化物を含む触媒では、20.5
%(24.0×0.856)ものパラベンゾキノンが生成する。
With cupric hydroxide containing no oxide of boron, only 0.5% of parabenzoquinone is produced, but with the catalyst containing oxides of copper and boron as shown in Example 1, 20.5%
% (24.0 × 0.856) of parabenzoquinone is produced.

またこの銅及びホウ素の酸化物を含む触媒では、ステ
ンレス銅は全く腐蝕されない。
Further, with the catalyst containing the oxides of copper and boron, stainless copper is not corroded at all.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】銅及びホウ素の酸化物の存在下、フェノー
ルまたは置換フェノールを酸素と反応させることを特徴
とするキノン類の製造法。
1. A method for producing quinones, comprising reacting phenol or a substituted phenol with oxygen in the presence of copper and boron oxides.
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