JPS6234024B2 - - Google Patents

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JPS6234024B2
JPS6234024B2 JP55001652A JP165280A JPS6234024B2 JP S6234024 B2 JPS6234024 B2 JP S6234024B2 JP 55001652 A JP55001652 A JP 55001652A JP 165280 A JP165280 A JP 165280A JP S6234024 B2 JPS6234024 B2 JP S6234024B2
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JP
Japan
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reaction
reactor
raw material
hydrogen fluoride
boron trifluoride
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JP55001652A
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English (en)
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JPS5699433A (en
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Susumu Fujama
Shunichi Matsumoto
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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Priority to US06/386,588 priority patent/US4460794A/en
Publication of JPS6234024B2 publication Critical patent/JPS6234024B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/49Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • 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】
本発明はアルキルベンゼン類を弗化水素−三弗
化硼素(以下HF−BF3という)の存在下に一酸
化炭素(以下COという)によりホルミル化して
アルキルベンズアルデヒド類を製造する方法に関
する。更に詳しくは、HF−BF3存在下では比較
的不安定で、不均化、異性化等の反応を起し易い
アルキルベンゼン、即ちイソプロピルベンゼン
(クメン)、エチルベンゼンまたはオルソキシレン
のHF−BF3によるコンプレツクス化とCOによる
ホルミル化を同一工程で連続的に進行させること
を特徴とするアルキルベンズアルデヒド類の製造
方法に関するものである。 HF−BF3の存在下、トルエン等の芳香族炭化
水素を原料として、COとを反応させ、パラトル
アルデヒド等の芳香族アルデヒド類が製造できる
ことは米国特許第2485237号により明らかであ
る。この反応は塩化水素−塩化アルミニウム等を
触媒とするガツターマン・コツホ反応の一変形と
考えられた。米国特許第2485237号ではバツチ反
応で行われている。又COの圧力も非常に高く、
工業的には問題の多い製造方法である。 その後製造法の改良がなされ、反応時の原料炭
化水素と触媒比の選択等により、反応の連続操作
に成功した(特公昭39−29760)。この方法では、
原料トルエンは、予めHF−BF3とコンプレツク
ス化された後COと反応させてパラトルアルデヒ
ドに転化される。その時トルエンに対して過剰の
HF−BF3が使用される。本方法の反応は次式の
ような経路を経て進行する。 CH3・C6H5(液)+HF(液)+BF3(気) →H+CH3・C6H5・BF4 -(液) (1) (1式でHF−BF3とのコンプレツクス化) H+CH3・C6H5・BF4 -(液)+CO(気) →CH3・C6H4・CHO・HF・BF3(液) (2) (2式でホルミル化) 原料トルエンのHF−BF3コンプレツクスがCO
と反応して芳香族アルデヒドが生成される。(1)式
の工程ではガス状の三弗化硼素(以下BF3とい
う)とを反応させ、(2)式の工程ではガス状のCO
を反応させる。いずれも気液反応であるが(2)式の
工程のホルミル化では(1)式のコンプレツクス化よ
りも高い圧力を必要とするが、予めトルエン−
HF−BF3コンプレツクスを形成することによ
り、多量のBF3ガスを高圧の反応系に送入するこ
とが不要になるという利点を有する。 しかしながらHF−BF3はホルミル化反応に対
する良好な触媒であると同時に、アルキルベンゼ
ンの異性化、不均化等に対しても極めて良好な触
媒作用を示すことはジヤーナル・オブ・ジ・アメ
リカン・ケミカル・ソサイエテイ 2411頁、1953
年(J.Am.Chem.Soc.)にも記載され、よくしら
れている。 クメンを例にとると次式のように進行する。 (3)式中iPrはイソプロピル基 更に この反応は−20℃のような低温でも極めて速や
かに進行し、抑制することは極めて困難である。 従つて特公昭39−29760の方法は、トルエンの
如くHF−BF3の存在下でそれ自体安定性の高い
アルキルベンゼン類のみに適用できる方法であ
る。 又種々の芳香族化合物を原料としたアルキルベ
ンズアルデヒドの製造例では竹崎らによる製造例
が公表されている(石油学会誌 20巻 8号
654頁 1977年)。この文献にはクメンを原料とし
た場合、アルデヒドの収率が28%の低収率である
旨の記載がある。 本発明者らが通常の製造法により、クメンを原
料としてアルデヒドを製造した場合も同様に低収
率な結果しか得られず、しかも生成物中にはジイ
ソプロピルベンゼン、トリイソプロピルベンゼン
及びそれらのホルミル化物を含有するため、目的
物であるクミンアルデヒドの単離は極めて困難で
あつた。 本発明者らはHF−BF3を用いたホルミル化反
応は生成アルデヒドのパラ異性体の生成率が高
く、反応も速やかである等優れた面をもつため、
実用的な製造法の達成に、鋭意努力した結果、
HF−BF3存在下に不安定な原料アルキルベンゼ
ン、即ちイソプロピルベンゼン(クメン)、エチ
ルベンゼンまたはオルソキシレンを対象として高
収率で、純度の高いアルキルベンズアルデヒド類
の製造法を見出し、本発明を完成するに至つた。 本発明の方法は、HF−BF3の存在する反応混
合液に対して5Kg/cm2以上の分圧の一酸化炭素を
導入した反応器に原料アルキルベンゼンを連続的
に供給することが必要である。これにより副反応
を抑制し、ホルミル化を優先的に進行させること
を可能にする。 更に具体的には、例えば反応器に冷却した弗化
水素(以下HFという)中にBF3を溶解させ、更
にこれに一定圧力以上のCOを導入して、撹拌等
により混合し溶解せしめ、この中にアルキルベン
ゼンを漸次供給して反応を行わしめる。アルキル
ベンゼンは速やかにホルミル化生成物に転化す
る。これに伴い反応器中のCOが消費されるた
め、これを常に所定圧力に維持するよう一酸化炭
素を供給する。その後合成液の抜出しを開始する
とともに、アルキルベンゼンを更にそれに見合う
量のHF−BF3の所定量比で供給し始めることに
より、反応は、連続操作に移行する。ここで反応
継続中終始反応器内のCOの分圧を所定値以上に
維持することにより、好ましくない副反応を抑制
して高いアルデヒド収率を維持することができ
る。 次にこれらに関連した反応器内の好ましい条件
について述べる。反応器内のCOの分圧は5Kg/
cm2以上、好ましくは10Kg/cm2以上の圧力を保持す
ることが、良い収率を得るために必要であるが30
Kg/cm2を超える圧力は経済的にも得策ではなく、
不必要である。又COを液中へ迅速に溶解せしめ
るため撹拌し、気液を接触させることが必要であ
る。 次に反応器の原料アルキルベンゼンに対する触
媒HF、BF3の供給比率を好ましい状態に維持す
ることが必要である。その理由はCOによるホル
ミル化反応の進行に対しては、原料に対する過剰
のHF−BF3の存在が重要な要素になるのに対し
て原料アルキルベンゼンの不均化反応等の副反応
は少量のHF−BF3の存在で促進され、量論比よ
り少ない割合で最高の促進能を発揮する傾向にあ
るためである。HFのモル比は特に重要であり原
料アルキルベンゼンに対して5倍モル以上、好ま
しくは7倍モル以上の量比が必要であるが、15倍
モルを超える量は不必要である。またBF3の量比
は同じく0.8倍モル以上、好ましくは1.1倍モル以
上、2.0倍モル以下が良い。最適のHF、BF3の供
給モル比は原料アルキルベンゼンの種類等により
若干の差異がある。 反応の温度は望ましくない副反応を抑えるため
調整すべき必要な因子である。その理由はCOに
よるホルミル化速度は、温度にあまり影響されな
いのに対し、アルキルベンゼンの不均化等の反応
は温度により極めて敏感に促進されるからであ
る。本発明では従来の予めコンプレツクス化する
工程を避け、この反応の影響を著しく減少させた
ために経済的にも不利な極端な低温度の必要はな
いが、ある程度低温度で反応を進めることが収率
向上のために好ましい。 一方ホルミル化反応は発熱反応であり、特に装
置の除熱を容易にするため出来るだけ高い温度で
反応を進めることが求められる。そこで、実際に
は、収率面から許容される最高の温度が反応温度
として採用される。従つて副反応に対する反応性
により反応温度は大いに異なつて来る。イソプロ
ピルベンゼン(クメン)の如く不均化反応に極め
て鋭敏な原料を用いる場合は、−10〜−35℃の間
で実施するのが良く、エチルベンゼン、オルソキ
シレンを原料とする場合は+5〜−20℃の温度が
最適な温度である。 本発明を実施する反応器は、良好な気液接触効
果と反応の除熱を行い得るものであれば、例えば
撹拌槽の如き完全混合型の反応器もパイプリアク
ターの如きピストンフロー型の反応器及びこれら
の組合わせを用いることができる。反応器の滞留
時間は用いる反応器のタイプにより変化するが10
〜100分の範囲が連続操作における実際的な値で
ある。 反応生成物は、反応器より抜出した合成液から
任意の方法でHF−BF3と分離して回収すること
ができる。例えば合成液を加熱分解してHF−
BF3は気化分離して循環使用するのが実際的な方
法である。回収オイルより、未反応物、高沸物等
を蒸留分離して満足すべき純度の製品を得ること
ができる。 次に本発明の製造方法の一実施態様を図面で説
明する。 第1図に示すように反応器1に対し、原料アル
キルベンゼンが配管3より供給される。また原料
COガスは反応器1内のCO分圧が常に所定圧力と
なるよう、従つて間接的には、反応器1の全圧を
一定に保持するように圧力制御弁2を経て配管4
から供給される。必要によつては、反応器1内に
蓄積するイナートガスが配管16から系外にパー
ジされる。合成液を付属冷却器5に循環して反応
熱を除熱しつゝ反応液温度を一定に保持する。反
応液は配管8より分解塔9へ抜出し加熱分解し
て、HF及びBF3は塔頂に分離される。BF3はガス
状で循環コンプレツサー11を使用して配管6よ
り、またHFは冷却器12を通り貯槽13に至り
循環ポンプ14により配管7より、それぞれ反応
器1に戻して循環使用する。反応器1への原料ア
ルキルベンゼンと触媒HF−BF3との供給比は所
定の値に維持される。 生成物アルデヒドは分解塔々底抜出し配管15
から缶出液として回収し、アルカリ水洗滌工程1
7により微量の残酸を除去後蒸留塔18,19に
より順次配管20より未反応原料等の低沸物を、
配管21よりアルデヒド変質生成物等の高沸物を
それぞれ分離して製品として配管22から回収す
る。 本発明の適用で、パラエチルベンズアルデヒ
ド、クミンアルデヒドその他の芳香族アルデヒド
類が工業的に生産可能となつた。これらは香料そ
の他の有機薬品原料として価値の高いものである
が、従来他の合成手段を含めて、工業的に生産が
困難であつたものであり、その意義は極めて大き
い。 以下の実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。 実施例 1 内容積1の撹拌器付ステンレス製オートクレ
ーブを反応器として使用した。これに20Kg/cm2
の全圧でCOを加圧した状態で撹拌下に毎時当り
原料クメン3.0モル、触媒HF30モル、BF33.7モル
の流量比率で供給した。反応温度はジヤケツトに
より冷却しながら−25℃の一定に調節し、反応器
液面が一定となるように反応液を連続的に抜出
し、反応中は、圧力一定となるよう調圧装置によ
りCOを供給し続けた。反応定常時の反応器内CO
分圧は18Kg/cm2であつた。合成液から触媒を分離
して得たオイル分中には原料クメンに対して79%
の収率でパライソプロピルベンズアルデヒドを生
成していた。これを蒸留して未反応原料、高沸物
等を分離して純度99%のクミンアルデヒドを採取
した。 実施例 2及び3 実施例1と同様の操作で反応条件を変更して製
造を行なつた。これらの結果を第1表にまとめて
示した。 比較例 1 上記反応器とは別に内容積0.5のコンプレツ
クス化反応器を設け、−25℃の温度で先ずクメ
ン、HF、BF3のコンプレツクス液とした後に、
ホルミル化反応器に供給する方法で、実施例1と
同条件で反応したところ、原料クメンに対するク
ミンアルデヒドの収率は27%であり、クメンの60
%は不均化し、多量のベンゼン、ジイソプロピル
ベンゼン、トリイソプロピルベンゼン及びそれら
のホルミル化物等を生成していた。これらの混合
物からクミンアルデヒドを回収することは困難で
あつた。 実施例 4、5及び6 実施例1と同様にエチルベンゼンからパラエチ
ルベンズアルデヒドを製造した。その結果を第2
表にまとめて示した。この場合も、エチルベンズ
アルデヒドの単離は容易であつたが、製品中に約
1.5%のオルソエチルベンズアルデヒドを含有し
ていた。 比較例 2 比較例1にならい、予めエチルベンゼンのHF
−BF3を合成する方法での合成を試みたところ、
コンプレツクス調合槽の温度を0℃として操作
し、それ以外の条件を実施例4の条件で反応せし
めたところ、原料エチルベンゼンの50%が不均化
しエチルベンズアルデヒドの収率は40%に止まつ
た。 実施例 7及び8 実施例1と同様の操作でオルソキシレンを原料
として、3・4−ジメチルベンズアルデヒドを製
造した。結果を第3表に示した。 比較例 3 オルソキシレンのコンプレツクス化を予め行な
う操作では、オルソキシレンがメタキシレンに異
性化した後にホルミル化した2・4−ジメチルベ
ンズアルデヒドが製品中にかなりの割合混入して
来るのを避けるのは困難であつた。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の製造方法の1例を示すフロー
シートである。 1……反応器、2……圧力制御弁、3……アル
キルベンゼンの供給配管、4……CO供給配管、
5……反応器の付属冷却器、6……BF3供給配
管、7……HF供給配管、8……反応液移送配
管、9……分解塔、10……冷却器、11……循
環コンプレツサー、12……冷却器、13……貯
槽、14……循環ポンプ、15……缶出液抜出し
配管、16……イナートガス配管、17……アル
カリ洗滌工程、18……蒸留塔、19……蒸留
塔、20……低沸物配管、21……高沸物配管、
22……製品配管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 弗化水素−三弗化硼素の存在下にアルキルベ
    ンゼン類を一酸化炭素によりホルミル化して、ア
    ルキルベンズアルデヒド類を製造する方法におい
    て、弗化水素−三弗化硼素混合液に対して5Kg/
    cm2以上の分圧の一酸化炭素を導入し、これを溶解
    せしめ、次いでイソプロピルベンゼン、エチルベ
    ンゼンまたはオルソキシレンを連続的に供給し、
    反応の進行に伴い合成反応液を連続的に抜き出す
    と共に、反応圧力5Kg/cm2以上、弗化水素/原料
    アルキルベンゼンを5〜15倍モル、三弗化硼素/
    原料アルキルベンゼンを0.8〜2.0倍モルの条件下
    に維持し、アルキルベンゼン類の弗化水素−三弗
    化硼素によるコンプレツクス化と一酸化炭素によ
    るホルミル化を同一工程で連続的に進行させるこ
    とを特徴とするアルキルベンズアルデヒド類の連
    続的製造法。
JP165280A 1980-01-10 1980-01-10 Continuous preparation of alkylbenzaldehyde Granted JPS5699433A (en)

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