説明

スルフォラン化合物の製造方法

【課題】
ベンゼン、トルエンやキシレン等の抽出溶媒、液晶や半導体製造用の溶媒、芳香族化合物の反応溶媒および有害生物防除剤の製造中間体等に用いられるスルフォラン化合物を容易に効率よく製造する方法を提供すること。
【解決手段】
式(1):
【化1】


(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示す。)で表されるスルフォレン化合物を、金属触媒および該金属触媒の金属種よりイオン化傾向の大きい金属の存在下で水素化させる式(2):
【化2】


(式中、R〜Rは、式(1)におけるR〜Rと同じ基を示す。)で表されるスルフォラン化合物の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スルフォラン化合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
スルフォラン化合物は、ベンゼン、トルエンやキシレン等の抽出溶媒、液晶や半導体製造用の溶媒、芳香族化合物の反応溶媒および有害生物防除剤の製造中間体等に用いられている。
【0003】
スルフォラン化合物の製造方法としては、スルフォレン化合物を水素化してスルフォラン化合物を得る方法が挙げられる。しかしながら、スルフォレン化合物の水素化反応においては、スルフォレン化合物の製造原料である二酸化硫黄が残存すると、それが金属触媒を被毒するため、反応に時間を要したり、多量の水素化触媒を追加する必要があったりするなどの不具合があった。そこでスルフォラン化合物の製造方法としては、ジエン化合物と二酸化硫黄とを反応させてスルフォレン化合物とした後、反応系内に残存する二酸化硫黄を、水素化反応前に不活性ガスを導入して除去する方法が提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−321936号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の方法を採用した場合であってもスルフォレン化合物は水素化反応中に分解し二酸化硫黄を生成するため、その効果は充分ではなく、スルフォラン化合物をより効率よく製造する方法の提案が望まれていた。
【0006】
本発明は、スルフォレン化合物を水素化して、スルフォラン化合物を得る反応において、水素化触媒の活性が阻害されることを抑制し、短時間で反応を完結させる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、式(1):
【0008】
【化1】

(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示す。)で表されるスルフォレン化合物を、金属触媒および該金属触媒の金属種よりイオン化傾向の大きい金属の存在下で水素化させる式(2):
【0009】
【化2】

(式中、R〜Rは、式(1)におけるR〜Rと同じ基を示す。)で表されるスルフォラン化合物の製造方法に関する。
【0010】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】
本発明に用いられるスルフォレン化合物は前記式(1)で表される。
【0012】
式(1)においてR〜Rで示される炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基およびn−ヘキシル基等を挙げることができる。
【0013】
式(1)で表されるスルフォレン化合物の具体例としては、例えば、3−スルフォレン、3−メチル−3−スルフォレン、3−エチル−3−スルフォレン、3−プロピル−3−スルフォレン、3−ブチル−3−スルフォレン、3−イソブチル−3−スルフォレン、3−tert−ブチル−3−スルフォレン、3−ヘキシル−3−スルフォレン、3,4−ジメチル−3−スルフォレン、3,4−ジエチル−3−スルフォレン、3,4−ジブチル−3−スルフォレン、3−ヘキシル−4−メチル−3−スルフォレン、2,5−ジメチル−3−スルフォレン、2,3,5−トリメチル−3−スルフォレン、2,5−ジメチル−3−ヘキシル−3−スルフォレン、2,3,4,5−テトラメチル−3−スルフォレン、2,5−ジエチル−3−スルフォレン、2,5−ジエチル−2−メチル−3−スルフォレン、2,5−ジエチル−2,5−ジメチル−3−スルフォレン、2,5−ジエチル−3,4−ジメチル−3−スルフォレン、2,5−ジエチル−3−スルフォレン、2,5−ジプロピル−3−スルフォレン、2,5−ジプロピル−3−メチル−3−スルフォレンおよび2,5−ジプロピル−3,4−ジメチル−3−スルフォレン等が挙げられる。
【0014】
本発明に用いられる金属触媒は、一般的に接触水素化反応に用いられるものであれば限定されない。
【0015】
前記金属触媒の金属種としては、例えば、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよび白金等が挙げられる。これらの中でも、価格の観点から、ニッケルが好ましい。
【0016】
前記金属触媒の具体例としては、例えば、ラネーニッケル、ニッケル炭素、パラジウム炭素、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、ルテニウム炭素、ロジウム炭素および白金炭素等が挙げられる。
【0017】
前記金属触媒の形態としては、例えば、微粉状の粉体としたもの、活性炭、酸化アルミニウム、シリカゲル、珪藻土やゼオライト等の担体に担持させたもの、ホスフィンやアミン等との錯体としたもの等が挙げられる。
【0018】
これら金属触媒は、1種単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0019】
前記金属触媒の使用量は、特に限定されるわけではないが、スルフォレン化合物100重量部に対して、0.1〜6.0重量部であることが好ましく、0.2〜3.0重量部であることがより好ましい。金属触媒の使用量が0.1重量部未満の場合は、反応が充分に完結せず、スルフォラン化合物の収率が低下するおそれがあり、6.0重量部を超える場合は、使用量に見合う効果がなく経済的でない。
【0020】
前記金属触媒の金属種よりイオン化傾向の大きい金属としては、例えば、亜鉛、マグネシウム、アルミニウムおよび鉄等を挙げることができる。これらの中でも、取り扱いやすさや安全性の観点から、アルミニウムおよび鉄であることが好ましい。
【0021】
これら金属触媒の金属種よりイオン化傾向の大きい金属は、1種単独で使用してもよいし、あるいは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0022】
前記金属触媒の金属種よりもイオン化傾向の大きい金属の使用量は、特に限定されるわけではないが、前記金属触媒100重量部に対して、0.01〜10.0重量部であることが好ましく、0.05〜7.0重量部であることがより好ましい。前記イオン化傾向の高い金属の使用量が0.01重量部未満の場合は、反応が充分に完結せず、スルフォラン化合物の収率が低下するおそれがあり、10.0重量部を超える場合は、触媒活性を低下させるおそれがある。
【0023】
なお、金属触媒の金属種よりもイオン化傾向の大きい金属を使用する方法は、特に限定されない。例えば、前記金属触媒と個別に反応系に加えてもよいし、前記金属触媒と同時に加えてもよい。
【0024】
本発明において、金属触媒および該金属触媒の金属種よりイオン化傾向の大きい金属が存在することにより、スルフォレン化合物の水素化反応が円滑に進行する理由は詳らかではないが、例えば、スルフォレン化合物の熱分解等によって生ずる二酸化硫黄等が反応溶媒を酸性化し、金属触媒の金属成分が溶出しやすくなって、触媒活性が低下するところ、前記金属触媒の金属種よりもイオン化傾向が高い金属が優先的に溶解するため、触媒活性の低下が抑制されるものと考えられる。
【0025】
本発明において、水素化反応に用いられる反応溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、ブタノールおよびペンタノール等のアルコール類、スルフォラン、2−メチルスルフォラン、3−メチルスルフォランおよび3−エチルスルフォラン等のスルホン化合物、N−メチル−2−ピロリドンおよびN,N−ジメチルホルムアミド等の有機アミド化合物並びに水等が挙げられる。これらの中でも、価格や扱いやすさの観点から、水が好適に用いられる。
【0026】
前記反応溶媒の使用量は、特に限定されるわけではないが、スルフォレン化合物100重量部に対して、10〜8000重量部であることが好ましく、20〜4000重量部であることがより好ましい。反応溶媒の使用量が10重量部未満の場合は、原料が析出するなどして反応が円滑に進まず収率が低下するおそれがあり、8000重量部を超える場合は、容積効率が悪くなり使用量に見合う効果がなく経済的でない。
【0027】
本発明において、前記水素化反応の方法として、例えば、反応容器内に水素ガスを導入し、水素雰囲気下で反応させる方法を挙げることができる。
【0028】
反応容器内の圧力は、例えば、水素雰囲気で0.1〜6MPaである。なお、本明細書において上記反応容器内の圧力は、大気圧を基準とする(大気圧を0とする)ゲージ圧で表す。
【0029】
反応温度は、0〜150℃であることが好ましく、15〜100℃であることがより好ましい。反応温度が0℃未満の場合は、反応が不充分で収率が低下するおそれがあり、150℃を超える場合は、スルフォレン化合物が分解し、副生成物が生成するなどして収率が低下するおそれがある。
【0030】
反応時間は、反応温度によって異なるが、通常50〜300分である。
【0031】
かくして得られるスルフォラン化合物は、反応容器内に残存する水素ガス等をパージし、反応液を濾過後、溶媒を減圧蒸留して除去することで得られる。
【0032】
本発明によって得られるスルフォラン化合物は前記式(3)で表され、具体例としては、スルフォラン、3−メチルスルフォラン、3−エチルスルフォラン、3−プロピルスルフォラン、3−ブチルスルフォラン、3−イソブチルスルフォラン、3−tert−ブチルスルフォラン、3−ヘキシルスルフォラン、3,4−ジメチルスルフォラン、3,4−ジエチルスルフォラン、3,4−ジブチルスルフォラン、3−ヘキシル−4−メチルスルフォラン、2,5−ジメチルスルフォラン、2,3,5−トリメチルスルフォラン、2,5−ジメチル−3−ヘキシルスルフォラン、2,3,4,5−テトラメチルスルフォラン、2,5−ジエチルスルフォラン、2,5−ジエチル−2−メチルスルフォラン、2,5−ジエチル−2,5−ジエチルスルフォラン、2,5−ジエチル−3,4−ジメチルスルフォラン、2,5−ジエチルスルフォラン、2,5−ジプロピルスルフォラン、2,5−ジプロピル−3−メチルスルフォランおよび2,5−ジプロピル−3,4−ジメチルスルフォラン等が挙げられる。
【発明の効果】
【0033】
本発明によると、スルフォラン化合物を容易に効率よく製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下に、実施例を挙げ、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0035】
実施例1
攪拌機、圧力計、温度計および加熱器を備え付けた500mL容のステンレス製オートクレーブに、32重量%3−スルフォレン水溶液200g(3−スルフォレン0.54mol)をいれ、金属触媒としてラネーニッケル触媒0.455g、および前記金属触媒よりもイオン化傾向の高い金属としてアルミニウム0.025g(金属触媒100重量部に対して5.5重量部)を添加した。次に、前記オートクレーブ内に水素を導入して1.0MPaまで加圧し、攪拌機により1000rpmで撹拌して水素化反応を開始させた。なお、反応温度は30〜40℃の範囲に維持し、反応終了まで、水素を補充して圧力を保った。反応開始後120分から30分ごとにサンプリングを行い、ガスクロマトグラフィーにより3−スルフォレンの消失を確認した時点を反応終点とした。その結果、反応開始から反応終了までの反応時間は150分であり、反応終了後、ガスクロマトグラフィーの絶対検量線法による3−スルフォランの反応率は99.8%であった。
【0036】
その後、反応液中の金属触媒をろ過して取り除き、300mmHg、160℃で減圧蒸留を行い、水を留去し、更に5mmHg、135℃で減圧蒸留を行い、3−スルフォラン61.7g(0.51mol) を得た。
【0037】
実施例2
実施例1において、アルミニウム0.025gの代わりに、鉄0.000455g(金属触媒100重量部に対して0.1重量部)を添加したこと以外は、実施例1と同様にして水素化反応を行った。その結果、反応時間は150分であり、反応終了後、ガスクロマトグラフィーの絶対検量線法による3−スルフォランの反応率は99.9%であった。
【0038】
また、実施例1と同様に減圧蒸留を行い、3−スルフォラン61.1g(0.51mol) を得た。
【0039】
比較例1
実施例1において、アルミニウム0.025gを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして水素化反応を行った。その結果、反応時間は240分であり、反応終了後、ガスクロマトグラフィーの絶対検量線法による3−スルフォランの反応率は99.8%であった。
【0040】
また、実施例1と同様に減圧蒸留を行い、3−スルフォラン60.6g(0.50mol)を得た。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1):
【化1】

(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を示す。)で表されるスルフォレン化合物を、金属触媒および該金属触媒の金属種よりイオン化傾向の大きい金属の存在下で水素化させる式(2):
【化2】

(式中、R〜Rは、式(1)におけるR〜Rと同じ基を示す。)で表されるスルフォラン化合物の製造方法。
【請求項2】
金属触媒の金属種が、ニッケル、パラジウム、ロジウム、白金またはルテニウムである請求項1に記載のスルフォラン化合物の製造方法。
【請求項3】
イオン化傾向の大きい金属が、アルミニウムまたは鉄である請求項2に記載のスルフォラン化合物の製造方法。

【公開番号】特開2011−201839(P2011−201839A)
【公開日】平成23年10月13日(2011.10.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−73208(P2010−73208)
【出願日】平成22年3月26日(2010.3.26)
【出願人】(000195661)住友精化株式会社 (352)
【Fターム(参考)】