JPH06336464A - ニトロフェノールの製造方法 - Google Patents

ニトロフェノールの製造方法

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JPH06336464A
JPH06336464A JP6113089A JP11308994A JPH06336464A JP H06336464 A JPH06336464 A JP H06336464A JP 6113089 A JP6113089 A JP 6113089A JP 11308994 A JP11308994 A JP 11308994A JP H06336464 A JPH06336464 A JP H06336464A
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sulfuric acid
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nitric acid
nitric
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニトロフェノール系化合物、特にp−ニトロ
フェノールを安全に製造する方法を提供する。 【構成】 フェノールを硫酸の存在下ニトロソ化し、続
いてp−ニトロソフェノールを硝酸で酸化することによ
るp−ニトロフェノールの製造方法において、第1ニト
ロソ化段階において硫酸濃度を60%以上とし、第2段
階の酸化反応の終点において硫酸濃度を80%以下とし
てp−ニトロフェノールを沈殿させ、その後p−ニトロ
フェノールを分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニトロフェノール類の製
造方法に関する。さらに詳しくは、本発明はp−ニトロ
フェノールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】p−ニトロフェノールは数多くの経路で
製造される。
【0003】特にUS−A−3517075はp−ニト
ロソフェノールの酸化によるp−ニトロフェノールの製
造方法を開示している。第1段階においてフェノールを
硫酸の存在下亜硝酸でニトロソ化してp−ニトロソフェ
ノールを製造し、その後第2段階においてp−ニトロソ
フェノールをp−ニトロフェノールに酸化する。この方
法の大きな欠点は、重大な熱爆発の危険を有する不安定
な化合物であるp−ニトロソフェノールが沈殿すること
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの安全性の
問題を回避する方法によるp−ニトロフェノールの製造
法を提案する。
【0005】
【課題を解決するための手段】さらに詳しくは、本発明
はフェノールを硫酸の存在下ニトロソ化し、続いてp−
ニトロソフェノールを硝酸で酸化することによるp−ニ
トロフェノールの製造方法であって、第1ニトロソ化段
階における硫酸濃度を60%以上とし、第2段階の酸化
反応の終点における硫酸濃度を80%以下としてp−ニ
トロフェノールを沈殿させ、その後p−ニトロフェノー
ルを分離することを特徴とする方法に関する。
【0006】本発明による方法では、ニトロソ化段階お
よび酸化段階における硫酸濃度を管理する結果として、
一方で、第1段階で60%以上の硫酸濃度を選択するこ
とによってp−ニトロソフェノールは可溶性となるの
で、p−ニトロソフェノールの爆発性の問題を未然に防
ぎ、他方で、硫酸濃度が80%以下の酸化段階の終点で
沈殿したp−ニトロフェノールを回収する。p−ニトロ
フェノールはより高濃度では可溶になる。
【0007】出願人は驚いたことにはp−ニトロソフェ
ノールが本発明によって規定された条件下で可溶である
ことを見出した。
【0008】本発明の方法はフェノール、及びOH基を
有し且つOH基のパラ位が未置換である他のいかなる芳
香族化合物にも適用し得る。
【0009】本発明はヒドロキシ化合物の中で特に一般
式(I):
【0010】
【化2】
【0011】[式中、Rは水素原子、1〜4個の炭素原
子を有するアルキルまたはアルコキシ基、好ましくはメ
チルまたはエチル基、1〜4個の炭素原子を有するパー
フルオロアルキル基、ハロゲン原子、好ましくは塩素、
臭素またはフッ素であり、nは0、1または2である]
に従う化合物に適用する。
【0012】本発明においては、本発明の方法の反応を
妨害しないならば、芳香環上に他の置換基が存在しても
かまわない。特に、ベンゼン核上のアルキル鎖上に官能
基またはハロゲン原子が存在していても、前記アルキル
鎖が酸素、窒素および硫黄のようなヘテロ原子によって
分断されていてもよい。
【0013】本発明の以下の記載において、「フェノー
ル」なる用語は広義で使用され、フェノールおよびすべ
てのヒドロキシ芳香族化合物(特に式(I)に従うも
の)の両方を示す。
【0014】本発明の方法によると、第1段階において
フェノールを硫酸の存在下ニトロソ化する。
【0015】上記したとおり、使用する硫酸量は特に臨
界的である。反応液中、硫酸対(硫酸+水)の重量比で
表した硫酸濃度は少なくとも60重量%である。有利に
は硫酸濃度は60〜90重量%であり、好ましくは70
〜80重量%である。
【0016】硫酸濃度が守られる限り、ニトロソ化段階
において水は存在してもかまわない。
【0017】ニトロソ化試薬はいかなるNO+ 源でもよ
い。すなわち、二酸化窒素NO2 、三酸化窒素N
2 3 、過酸化窒素N2 4 、一酸化窒素NOと例えば
硝酸、二酸化窒素または酸素のような酸化剤との組合せ
が使用し得る。ニトロソ化試薬が反応条件下で気体の場
合、試薬を反応液中に吹き込む。
【0018】亜硝酸、含硝硫酸もしくは硫酸ニトロシル
または亜硝酸の塩、好ましくはアルカリ金属塩、さらに
好ましくはナトリウム塩も使用し得る。
【0019】使用するニトロソ化試薬の量は広く変え得
る。フェノール対、NO+ と定義されるニトロソ化試薬
のモル比で表したとき、ニトロソ化試薬の量は少なくと
も化学量論量であるが、化学量論量の500%まで、好
ましくは150〜300%過剰に使用するのが好まし
い。
【0020】反応液中のフェノール系物質の濃度は2〜
20重量%が好ましい。
【0021】一般的にはフェノールを液体の状態で導入
する。すなわち、フェノールは溶融状態で、または水と
混合して導入し得る。後者の場合、60〜90%のフェ
ノールを含む混合物が適している。反応液中の水の含量
は硫酸濃度が守れるように注意しなければならない。
【0022】続く段階において、p−ニトロソフェノー
ルを硝酸で酸化する。過酸化窒素のような硝酸前駆体も
使用し得る。
【0023】30〜100%の濃度を有する硝酸水溶液
を使用するが、60〜100%の濃度が好ましい。
【0024】フェノール対硝酸のモル比で表した硝酸量
は一般的に0.9〜1.2であり、好ましくは0.95
〜1.05である。
【0025】上記したとおり、この段階では使用する硫
酸量を特に制御せねばならない。
【0026】硫酸濃度は80%以下である。下限は臨界
的ではない。有利には50〜80%、好ましくは65〜
75%である。
【0027】ニトロソ化反応の間に水が形成し得る。酸
化反応の間に、上記の硫酸濃度を得るために水を加える
ことが必要になり得る。一般的には水は硝酸と同時に加
えられる。
【0028】本発明の方法は0〜40℃、好ましくは1
0〜30℃の温度において有利に行われる。
【0029】本発明の方法は一般に大気圧下で行われる
が、僅かな減圧下、例えば500〜760mmHg(6
6500〜101080Pa)または加圧条件下、例え
ば5気圧まででも行い得る。
【0030】本発明の方法の好ましい変形によると、ニ
トロソ化段階を制御した不活性ガス雰囲気下で行う。希
ガス、好ましくはアルゴンの雰囲気を使用することが可
能であるが、窒素を使用することがより経済的である。
【0031】実際上の見地から、本発明の方法は行い易
い。なぜなら、特別な装置を使用する必要がないからで
ある。実際に本発明の方法は下記の方法で行い得る。
【0032】反応混合物の各種成分を、所定の装置に入
れる。いくつかの実施方法を採用し得る。第一の変形で
は、第一に硫酸溶液を入れ、次いでフェノールとニトロ
ソ化試薬を平行して加える。他の変形では、硫酸溶液お
よびニトロソ化試薬を入れ、続いて、フェノールを好ま
しくは少しずつ加えるかまたは注ぐことによって連続的
に加える。他の変形では、一方ではフェノール、他方で
は硫酸とニトロソ化試薬を平行して装置の底部に導入す
る。
【0033】試薬の使用に続いて、反応混合物を上記の
温度範囲に保つ。場合により、反応混合物を冷却し得
る。
【0034】続く酸化段階において、硝酸をp−ニトロ
ソフェノールを含んでいる反応液に入れる。すべてを一
度に加えてもよいし、分割してもしくは注ぐことによる
連続方法で漸次に加えることも可能である。硝酸をはじ
めに、例えばフェノールの添加と平行して入れることも
可能である。反応混合物の温度は上記の範囲に保つ。
【0035】本発明の別の実施態様によれば、第一段階
でニトロソ化試薬として働き、第二段階で硝酸前駆体と
して働く過酸化窒素から硝酸をその場で形成させること
が可能である。この目的のために、過酸化窒素を最初に
入れ、第二段階において20〜40℃に加熱する。反応
混合物中の硫酸濃度を考慮するとp−ニトロフェノール
は沈殿する。
【0036】得られた沈殿を一般的な固体/液体分離
法、好ましくは濾過により分離する。得られた沈殿を、
好ましくは酸化段階で規定したものと同じ濃度を有する
硫酸溶液で洗浄する。沈殿から不純物を除去するため
に、水洗することもまた可能である。
【0037】各分離の後に集めた母液は再使用し得る。
これらはニトロソ化試薬を多く含んでいる。なぜならニ
トロソ化試薬は酸化の間に再生するからである。
【0038】本発明の方法によると、本質的にp−ニト
ロフェノールを得ることができる。なぜなら、o−ニト
ロフェノールの量は一般的に5%以下であるからであ
る。
【0039】さらに、本発明の方法によると、不純物と
して得られたo−ニトロフェノールおよびジニトロフェ
ノール類と比較して好ましい方法でp−ニトロフェノー
ルが沈殿する。
【0040】本発明の方法で製造されるp−ニトロフェ
ノール系化合物、特にp−ニトロフェノールはp−ニト
ロフェノールを還元し、得られたp−アミノフェノール
をアセチル化して得られるN−アセチル−p−アミノフ
ェノールの製造の中間体として使用される。
【0041】これらの操作は公知である。例えばKIR
K−OTHMER[Encyclopedia of
Chemical Technology ,3版]
参照。
【0042】p−ニトロフェノールの還元は一般的な方
法、すなわち、水素化触媒、好ましくは貴金属、白金ま
たはパラジウムの存在下で水素と接触させることによっ
て行う。前記の金属は木炭、アセチレンブラック、シリ
カ、アルミナ等の支持体上に担持し得る。アセチル化は
好ましくは無水酢酸で行う。
【0043】以下の実施例は本発明の範囲を限定せずに
本発明を説明するものである。
【0044】TT(%)=(転換したフェノールのモル
数)/(導入したフェノールのモル数)。
【0045】RT(%)=(形成したニトロフェノール
のモル数)/(転換したフェノールのモル数)。
【0046】
【実施例】実施例1 二重のエンベロプ、機械的攪拌系および温度計を具備す
る1リットルの反応器に80重量%硫酸水溶液500m
lを注ぎ、42.5%NaNO2 水溶液97.4g(す
なわちNaNO2 0.6mol)を添加した。
【0047】反応混合物を10℃に冷却し、温度を10
℃に保ちながら40分間で80%フェノール水溶液3
3.7g(すなわちフェノール0.286mol)を注
いだ。
【0048】反応混合物をその後5分間10℃に保ち、
その後温度を10℃に保ちながら10分間で67重量%
硝酸水溶液30.1g(0.32mol)を注いだ。反
応混合物は不均一化した。
【0049】反応混合物を10℃に保ち、その後濾過し
た。ケークを70%硫酸水溶液50gで2回、その後水
を用いて洗浄し、続いて水流ポンプで真空下乾燥させ
た。このようにして、滴定によるとp−ニトロフェノー
ル95.2%の明灰色の生成物32.94gを回収し
た。
【0050】濾液および洗浄水を回収して、高速液体ク
ロマトグラフィーにかけた。
【0051】この反応で得られた結果を以下に示す。
【0052】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=92% RTo-ニトロフェノール=0.6% RTジニトロフェノール類=0.93%。
【0053】実施例2 機械的攪拌系および温度調節系を具備した250mlの
反応器に80%硫酸水溶液100ml(173g)を注
いだ。27%亜硝酸ナトリウム水溶液13ml(15.
3g)(NaNO2 0.06mol)を加えた。反応液
を10℃にした。
【0054】その後、温度を10℃に調節しながら40
分間で80%フェノール水溶液6.7ml(フェノール
0.0605mol)を注いだ。フェノールの注入から
2分後に40%硝酸水溶液6.9ml(硝酸0.550
mol)を38分間で同時に添加した。
【0055】反応液が不均一化した。反応液を5分間1
0℃に保ち、冷時濾過した。ケークを70%硫酸水溶液
30mlで2回およびその後水(30ml)で3回洗浄
し、続いて真空下乾燥させた。
【0056】これにより滴定によるとp−ニトロフェノ
ール95%固体生成物5.54gが得られた。濾液およ
び洗浄水を合せて、分析した。
【0057】この反応で得られた結果は以下の通りであ
る。
【0058】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=83.6% RTo-ニトロフェノール=6.7% RTジニトロフェノール類=0.7% RTp−ニトロソフェノール=6.8%。
【0059】実施例3 温度を試験中ずっと26℃に保った以外は反応条件は実
施例2の条件と正確に同じにした。
【0060】以下の結果が得られた。
【0061】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=62.5% RTo-ニトロフェノール=5.4% RTジニトロフェノール類=1.3% RTp−ニトロソフェノール=12.0%。
【0062】実施例4 二重のエンベロプおよび機械的攪拌系を具備した250
mlの反応器の底に80%硫酸水溶液100mlを注
ぎ、続いて42.5%亜硝酸ナトリウム水溶液19.5
g(NaNO2 0.12mol)を添加した。
【0063】その後、温度を25℃に保ちながら40分
間以内で80%フェノール水溶液7.07g(0.06
02mol)を注いだ。反応混合物をその後5分間25
℃に保ち、続いて15分間以内に67%硝酸水溶液5.
44g(0.058mol)を注いだ。
【0064】混合物を5分間25℃に保った。反応液は
固体/液体の不均一物であった。各種化学物質のHPL
C分析は以下の結果であった。
【0065】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=89.5% RTo-ニトロフェノール=0.75% RTジニトロフェノール類=2.05%。
【0066】実施例5 温度を10℃にした以外は反応条件を実施例4の条件と
同じにした。硝酸注入を2回に分けて行った。フェノー
ルの注入前に硝酸0.7g(0.0074mol)を硫
酸および硝酸ナトリウムの下に加え、硝酸5.6g
(0.0595mol)をフェノールの注入に続いて注
入した。
【0067】最終反応液は不均一であった。反応液を濾
過し、分析した。以下の結果が得られた。
【0068】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=91.1% RTo-ニトロフェノール=1.5% RTジニトロフェノール類=0.8%。
【0069】実施例6 二重のエンベロプおよび機械的攪拌系を具備した1リッ
トルの反応器に70%硫酸水溶液904gおよび68%
硝酸溶液18.5g(HNO3 0.2mol)を入れ
た。一酸化窒素NOガス13g(0.43mol)を液
体混合物に攪拌しながら入れた。
【0070】反応混合物を10℃にして、続いて温度を
10℃に保ちながら80%フェノール水溶液35.2g
を40分間で加え、その後、反応液を5分間10℃に保
ち、68%硝酸水溶液28.2g(0.3mol)を1
5分間で反応液に入れ温度を5分間10℃に保った。反
応液をその後濾過した。
【0071】これにより暗赤色固体15.8gを得た。
この固体および残った母液を高速液体クロマトグラフィ
ーで分析した。以下の反応結果が得られた。
【0072】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=61% RTo-ニトロフェノール=4.6% RTジニトロフェノール類=8.8%。
【0073】実施例7 機械的攪拌系を具備した二重エンベロプ反応器の底に6
9%硫酸水溶液440.5gおよび硫酸ニトロシルNO
OSO3 H40.5g(0.3mol)を注いだ。反応
混合物を10℃に冷却し、温度を10℃に保ちながら8
0%フェノール水溶液17.7g(0.15mol)を
反応混合物に40分間で注いだ。
【0074】反応混合物をその後5分間10℃に保ち、
続いて温度を10℃に保ちながら68%硝酸水溶液1
3.9g(0.15mol)を反応混合物に15分間で
加えた。
【0075】反応混合物をその後濾過し、ケークを70
%硫酸水溶液30mlで2回、その後水30mlで3回
洗浄し、続いて生成物を真空下で乾燥させた。本質的に
p−ニトロフェノールから構成される明黄色の沈殿18
gを得た。
【0076】各種相の分析により以下の結果を得た。
【0077】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=88% RTo-ニトロフェノール=1.1% RTジニトロフェノール類=1.75%。
【0078】実施例8 機械的攪拌系を具備した二重エンベロプの反応器の底に
70%硫酸水溶液440gおよび硫酸ニトロシル40.
5g(0.3mol)を入れた。80%フェノール水溶
液17.7g(0.15mol)を温度を25℃に保ち
ながら10分間で入れた。反応混合物を25℃に5分間
保ち、続いて温度を25℃に保ちながら68%硝酸水溶
液14.5g(0.156mol)を15分間で加え
た。反応混合物を5分間25℃に保ち、その後濾過し
た。
【0079】ケークを70%硫酸水溶液30mlで2回
その後水30mlで3回洗浄した。滴定によるとp−ニ
トロフェノール98%の灰色固体12.1gを得た。
【0080】各種相を高速液体クロマトグラフィーで分
析し、結果は以下の通りである。
【0081】TTフェノール=100% RTp-ニトロフェノール=90% RTo-ニトロフェノール=0.2% RTジニトロフェノール類=3.38%。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノールを硫酸の存在下ニトロソ化
    し、続いてp−ニトロソフェノールを硝酸で酸化するこ
    とによるp−ニトロフェノールの製造方法であって、第
    1ニトロソ化段階において硫酸濃度を60%以上とし、
    第2段階の酸化反応の終点において硫酸濃度を80%以
    下としてp−ニトロフェノールを沈殿させ、その後p−
    ニトロフェノールを分離することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 ニトロソ化段階における硫酸濃度が60
    〜90%、好ましくは70〜80%であることを特徴と
    する請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 ニトロソ化試薬がいかなるNO+ 源でも
    よく、好ましくは一酸化窒素NOと酸化剤、二酸化窒素
    NO2 、三酸化窒素N2 3 、過酸化窒素N2 4 、亜
    硝酸、硫酸ニトロシルまたは亜硝酸の塩、好ましくはア
    ルカリ金属塩、さらに好ましくはナトリウム塩であるこ
    とを特徴とする請求項1または2の方法。
  4. 【請求項4】 使用するニトロソ化試薬量が少なくとも
    化学量論量、好ましくは化学量論量の500%までの過
    剰、好ましくは150%〜300%であることを特徴と
    する請求項1〜3のいずれか1項の方法。
  5. 【請求項5】 反応液中のフェノール系物質の濃度が2
    〜20重量%であることを特徴とする請求項1〜4のい
    ずれか1項の方法。
  6. 【請求項6】 酸化段階の硫酸濃度が50〜80%、好
    ましくは65〜75%であることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれか1項の方法。
  7. 【請求項7】 硝酸水溶液または硝酸前駆体、好ましく
    は過酸化窒素を使用することを特徴とする請求項1〜6
    のいずれか1項の方法。
  8. 【請求項8】 硝酸水溶液の濃度が30〜100重量
    %、好ましくは60〜100重量%であることを特徴と
    する請求項1〜7のいずれか1項の方法。
  9. 【請求項9】 フェノール対硝酸のモル比で表した硝酸
    量が0.9〜1.2、好ましくは0.95〜1.05で
    あることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項の方
    法。
  10. 【請求項10】 温度が0〜40℃、好ましくは10〜
    30℃であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか
    1項の方法。
  11. 【請求項11】 フェノールのニトロソ化段階におい
    て、第一に硫酸溶液を注ぎ、続いてフェノールおよびニ
    トロソ化試薬を平行して加えるか、硫酸溶液およびニト
    ロソ化試薬を入れ、その後フェノールを加えるか、また
    は反応器の底に一方でフェノール、他方で硫酸とニトロ
    ソ化試薬を平行して入れることを特徴とする請求項1〜
    10のいずれか1項の方法。
  12. 【請求項12】 続く酸化段階において、硝酸を全て一
    度に入れるかまたは分割してもしくはp−ニトロソフェ
    ノールを含む反応液中に注ぐ連続的な方法により漸次に
    入れることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項
    の方法。
  13. 【請求項13】 硝酸を初めに加えること、好ましくは
    フェノールの添加と平行して加えることを特徴とする請
    求項1〜12のいずれか1項の方法。
  14. 【請求項14】 硝酸を、温度20〜40℃に加熱され
    る過酸化窒素からその場で形成させることを特徴とする
    請求項1〜13のいずれか1項の方法。
  15. 【請求項15】 フェノール系化合物が式(I): 【化1】 [式中、Rは水素原子、1〜4個の炭素原子を有するア
    ルキルまたはアルコキシ基、好ましくはメチルまたはエ
    チル基、1〜4個の炭素原子を有するパーフルオロアル
    キル基、ハロゲン原子、好ましくは塩素、臭素またはフ
    ッ素であり、nは0、1または2である]に従うもので
    あることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項の
    方法。
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