４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法
【課題】高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールを安価かつ簡便に製造すること。
【解決手段】水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法。
【解決手段】水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４−アミノ−ｍ−クレゾールは、以下の構造：
【化１】
を有する化合物（別名：４−アミノ−３−メチルフェノール）であり、アミノ基とヒドロキシル基とを有することから、樹脂、染料、酸化防止剤、化学品、化学薬品、農薬、医薬などの合成中間体として、非常に工業的に有用な化合物である。
【０００３】
また、４−アミノ−ｍ−クレゾールは、それ自体を染毛剤、化粧品、医薬などに直接配合することもできる。
例えば、特許文献１（特開２００３−２３８３６９号公報）は、４−アミノ−ｍ−クレゾールを含む染毛剤を開示する。より具体的には、特許文献１は、以下の成分Ａ〜Ｃ：
Ａ成分として、ｐ−フェニレンジアミン、トルエン−２，５−ジアミン、２−クロロ−ｐ−フェニレンジアミン及びそれらの塩の中から選ばれる１種以上と、
Ｂ成分として、「４−アミノ−３−メチルフェノール」及びその塩の中から選ばれる１種以上と、
Ｃ成分として、５−アミノ−２−メチルフェノール、５−（２−ヒドロキシエチルアミノ）−２−メチルフェノール、及びそれらの塩の中から選ばれる１種以上を含有するとともに、
剤型が粉末であることを特徴とする染毛剤を開示する。
特許文献１には、Ｂ成分として、「４−アミノ−３−メチルフェノール」（すなわち、４−アミノ−ｍ−クレゾール）を開示するが、４−アミノ−ｍ−クレゾールの入手先、製造元および合成方法は、全く開示されていない。
【０００４】
特許文献２（特公平６−８９１１５号公報）は、「２５℃における粘度が１５ポイズ以下である、４−アミノ−ｍ−クレゾールのトリグリシジル誘導体と、硬化剤とを含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物」を開示する。特許文献２に開示の４−アミノ−ｍ−クレゾールのトリグリシジル誘導体を含むエポキシ樹脂組成物は、耐熱性に優れ、なおかつ、低粘度であるために、その作業性が優れている。しかし、特許文献２においても、４−アミノ−ｍ−クレゾールの入手先、製造元および合成方法は、全く開示されていない。
【０００５】
特許文献３（米国特許第２７６５３４２号明細書）は、ｏ−ニトロトルエンから、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法を開示するが、この製造方法では、ｏ−ニトロトルエンのニトロ基をアミノ基に還元すると同時に、バンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応によって、ニトロ基由来のアミノ基のパラ位に、ヒドロキシル基を導入して、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造している（以下の反応式を参照のこと）。しかし、この方法では、４−アミノ−ｍ−クレゾールの収率は低く、また、不純物として、その除去が困難なｏ−トルイジンが副生するので、４−アミノ−ｍ−クレゾールの純度も低下する。従って、特許文献３に開示の製造方法では、高純度の４−アミノ−ｍ−クレゾール、特に、電子部品に使用するエポキシ樹脂の中間体として望ましい高純度の４−アミノ−ｍ−クレゾールを得ることはできない。
【０００６】
【化２】
【０００７】
さらに、非特許文献１（Ｙａｎｑｉｎｇ Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４３Ｂ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００４，ｐｐ．２０２１−２０２３）は、還元剤として、過剰量の亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）の存在下にマイクロ波（ＭＷ）を照射して、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸のナトリウム塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法を開示する（以下の反応式を参照のこと）。
【０００８】
【化３】
【０００９】
さらに、非特許文献１に開示の製造方法では、還元剤である亜ジチオン酸ナトリウムが再利用不可能であり、しかも、硫黄含有廃液の処理の問題や、原料に使用したスルファニル酸の回収が不可能であるため、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造コストは非常に高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２３８３６９号公報
【特許文献２】特公平６−８９１１５号公報
【特許文献３】米国特許第２７６５３４２号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｙａｎｑｉｎｇ Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４３Ｂ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００４，ｐｐ．２０２１−２０２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールを安価かつ簡便に製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、鋭意研究の結果、水素および遷移金属触媒の存在下での接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸のアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を還元して、高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを選択的に製造する方法を見い出し、本発明を完成するに至った。従って、本発明は以下を提供する。
【００１４】
［１］
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法。
【００１５】
［２］
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程をさらに含む、上記［１］に記載の方法。
【００１６】
［３］
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程をさらに含む、上記［１］または［２］に記載の方法。
【００１７】
［４］
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程をさらに含む、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。
【００１８】
［５］
前記接触還元の前に、スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程を含む、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の方法。
【００１９】
［６］
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。
【００２０】
［７］
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の方法。
【００２１】
［８］
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、上記［１］〜［７］のいずれかに記載の方法。
【００２２】
［９］
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、上記［１］〜［８］のいずれかに記載の方法。
【００２３】
［１０］
スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程、
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを調製する工程、
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程、
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程、および、
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程、
を含む、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造において、原料であるスルファニル酸を回収する方法。
【００２４】
［１１］
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、上記［１０］に記載の方法。
【００２５】
［１２］
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、上記［１０］または［１１］に記載の方法。
【００２６】
［１３］
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、上記［１０］〜［１２］のいずれかに記載の方法。
【００２７】
［１４］
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、上記［１０］〜［１３］のいずれかに記載の方法。
【００２８】
［１５］
上記［１０］〜［１４］のいずれかに記載の方法で回収したスルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を製造する方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、水素および遷移金属触媒の存在下での接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを選択的にしかも安価かつ簡便に製造することができる。また、本発明では、接触還元後の廃液から、接触還元によって副生したスルファニル酸を高収率かつ高純度で回収することができる。回収したスルファニル酸を再利用することによって、回収したスルファニル酸から、再び、上記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を再度合成することができ、さらに、大量に４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造することができるので、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造コストを大幅に削減することができ、工業生産に適している。また、本発明の方法は、廃液を再利用するので、環境にやさしく、非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールのＨＰＬＣチャートである。
【図２】実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図４】比較例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールのＨＰＬＣチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法に関し、以下のスキームに従って、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
【化４】
【００３３】
上記のスキームに示す通り、本発明は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法に関し、より具体的には、本発明では、水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法に関する。
【００３４】
また、本発明において使用するｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸は、以下の式で表される通り、塩の形態であってもよい。
【００３５】
【化５】
【００３６】
（式中、Ｘは、水素原子、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表すが、特にこれらに限定されない）
【００３７】
本発明において、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩は、上記のスキームに示す通り、スルファニル酸をジアゾ化し、さらにｍ−クレゾールとカップリングすること、すなわち、「ジアゾ化カップリング反応」によって得られたものであることが好ましい。
【００３８】
ジアゾ化カップリング反応
まず、スルファニル酸を水に加え、さらに、塩基を加えて、スルファニル酸を完全に水中に溶解させる。
【００３９】
水の量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、１．０〜５．０Ｌ、好ましくは１．２〜２．５Ｌである。１．０Ｌ未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、５．０Ｌを超えると、最終生成物の収率が低下する、廃液量が増えるなどの問題の恐れがある。
【００４０】
塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩等が挙げられる。
【００４１】
塩基の添加量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、０．５〜１．５モル当量、好ましくは０．５〜１．２モル当量である。０．５モル当量未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、１．５モル当量を超えると、酸析時に大量の酸が必要かつ目的物回収量が少なくなるなどの問題の恐れがある。
【００４２】
スルファニル酸水溶液を０〜１０℃、好ましくは０〜５℃に冷却し、この水溶液に、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等の亜硝酸塩またはその水溶液を加え、次いで、塩酸、硫酸等の酸を加えて、スルファニル酸をジアゾ化する（すなわち、ジアゾニウム塩の形成）。酸を加える際には、液温が１０℃以下、好ましくは５℃以下になるように添加、好ましくは滴下することが望ましい。
【００４３】
スルファニル酸水溶液の温度が０℃未満であると、溶媒が凍結したり、シャーベット状になったりするなどの問題の恐れがあり、１０℃を超えると、ジアゾニウム塩が分解するなどの問題の恐れがある。
【００４４】
亜硝酸塩の添加量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、１．０１〜２．０モル当量、好ましくは１．０５〜１．２モル当量である。１．０１モル当量未満であるとジアゾ化反応が不完全になるなどの問題の恐れがあり、２．０モル当量を超えると、過剰の亜硝酸塩のために副反応が起こったり、脱亜硝のためのスルファミン酸が大量に必要になるなどの問題の恐れがある。
【００４５】
酸の添加量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、２．０〜５．０モル当量、好ましくは２．５〜４．０モル当量である。２．０モル当量未満であると、ジアゾ化反応が不完全になるなどの問題の恐れがあり、５．０モル当量を超えると、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００４６】
この温度で撹拌を１０分〜１時間、好ましくは２０分〜４０分間続けて、スルファニル酸のジアゾ化を行い、スルファニル酸のジアゾニウム塩を含む溶液（以下、ジアゾ含有溶液）を得る。ジアゾ含有溶液には、過剰量の亜硝酸塩が存在するので、亜硝酸塩を分解（脱亜硝）するために、例えば、スルファミン酸を加える。このとき、スルファミン酸をジアゾ含有溶液に少量ずつ添加し、ガラス棒で搾取したジアゾ含有溶液をＫＩデンプン紙に付して、変色しなくなるまでスルファミン酸をジアゾ含有溶液に添加する。
【００４７】
次に、ｍ−クレゾールとのカップリング反応を行うために、別途に、ｍ−クレゾールを水に加え、さらに、塩基を加えて、ｍ−クレゾールを水中に完全に溶解させて、カップラー溶液を調製する。
【００４８】
水の添加量は、１モル当量のｍ−クレゾールに対して、１．０〜５．０Ｌ、好ましくは１．５〜２．５Ｌである。１．０Ｌ未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、５．０Ｌを超えると、酸析時に大量の酸が必要かつ目的物回収量が少なくなるなどの問題の恐れがある。
【００４９】
塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩等が挙げられる。
【００５０】
塩基の添加量は、１モル当量のｍ−クレゾールに対して、１．０〜１．５モル当量、好ましくは１．０〜１．１モル当量である。１．０モル当量未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、１．５モル当量を超えると、酸析時に大量の酸が必要かつ目的物回収量が少なくなるなどの問題の恐れがある。
【００５１】
次に、カップラー溶液を０〜１０℃、好ましくは０〜５℃に冷却する。０℃未満であると、溶媒である水が凍結したり、シャーベット状となったりするなどの問題の恐れがあり、１０℃を超えると、ジアゾニウム塩が分解するなどの問題の恐れがある。
【００５２】
冷却したカップラー溶液に、上述のスルファニル酸のジアゾ含有溶液を滴下する。滴下の際、反応系の温度を０〜１０℃、好ましくは０〜５℃に調整することが望ましい。温度が０℃未満であると、溶媒である水が凍結したり、シャーベット状となるなどの問題の恐れがあり、１０℃を超えると、ジアゾニウム塩が分解し、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００５３】
また、反応溶液に、アルカリ金属の水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）、アルカリ金属の炭酸塩（例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど）等の塩基の水溶液を適宜加えて、反応系のｐＨが８〜１４、好ましくは９〜１１、より好ましくはｐＨ１０となるように、反応系のｐＨを調整することが望ましい。ｐＨが８未満であると、副反応（カップリング位置が違うもの）が生じるなどの問題の恐れがあり、ｐＨが１４を超えると、副反応（カップリングが２箇所おこる）、酸析時に大量の酸が必要で回収率が減るなどの問題の恐れがある。
【００５４】
ジアゾ化カップリング反応において、ｍ−クレゾールの使用量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、０．９９〜１．０１モル当量、好ましくは当モル量である。
【００５５】
滴下終了後、３０分〜５時間、好ましくは１時間〜３時間撹拌し、塩析および／または酸析を行って、ジアゾ化カップリング反応生成物、すなわち、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を析出させる。
【００５６】
塩析に用いる塩としては、例えば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が挙げられ、塩の添加量は、１モル当量のｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に対して、１〜２０モル当量、好ましくは５〜１５モル当量、より好ましくは８〜１２モル当量である。１モル当量未満であると、生成物回収率が低くなるなどの問題の恐れがあり、２０モル当量を超えると、製品に塩が混入し、純度が下がるなどの問題の恐れがある。
【００５７】
酸析に用いる酸としては、塩酸、硫酸等が挙げられる。これらの酸は、反応液のｐＨが中性付近となるまで添加する。
【００５８】
塩析および／または酸析を行う際の液温は、析出物の種類にもよるが、特に限定はなく、例えば、０〜３０℃、好ましくは５〜１５℃であり、０℃未満であると、副生成物も析出するなどの問題の恐れがあり、３０℃を超えると、生成物が分解するなどの問題の恐れがある。
【００５９】
塩析および／または酸析を行う際のｐＨとしては、析出物の種類にもよるが、特に限定はなく、例えば、３〜９、好ましくは６〜９であり、３未満であると、副生成物も析出するなどの問題の恐れがあり、９を超えると、生成物が析出しないなどの問題の恐れがある。
【００６０】
従って、このような塩析および／または酸析によって析出するｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩は、式：
【化６】
（式中、Ｘは、水素原子、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表すが、特にこれらに限定されない）
で表され、遊離酸（Ｘ＝Ｈ）の形態であっても、塩（Ｘ＝Ｌｉ、ＮａまたはＫなど）の形態であっても、あるいは、これらの混合物であってもよい。析出したｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩は、必要に応じて、濾取し、水で洗浄し、乾燥してもよく、あるいは、ウェットケーキの状態で次の反応に用いてもよい。
【００６１】
接触還元
次に、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩の接触還元について説明する。
【００６２】
本発明では、上記のスキームに示す通り、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に含まれるアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を水素および遷移金属触媒の存在下で還元して開裂し、「４−アミノ−ｍ−クレゾール」と「スルファニル酸」とに分解することができる。
【００６３】
より具体的には、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩をオートクレーブ等の加圧容器に仕込み、アルカリ性水溶液中、遷移金属触媒存在下、水素を加圧容器に吹き込むことによって、アゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）を還元的に開裂することができる。
【００６４】
遷移金属触媒としては、接触水素還元作用を有する金属触媒であれば特に限定はなく、例えば、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル（Ｒａｎｅｙ Ｎｉ）、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択されるものが好ましい。Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、ハロゲン原子を示し、好ましくは、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択される。Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、配位子を示し、好ましくは、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される。遷移金属触媒としては、収率向上の観点から、Ｐｄ／Ｃが特に好ましい。
【００６５】
遷移金属触媒の使用量としては、接触還元が進行する触媒量であれば特に限定はなく、例えば、１モルのｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に対して、０．００１ｍｏｌ％〜１０．０ｍｏｌ％、好ましくは０．０１ｍｏｌ％〜５．０ｍｏｌ％、より好ましくは０．０１ｍｏｌ％〜１．０ｍｏｌ％であり、０．００１ｍｏｌ％未満であると、反応が完結しない可能性などの問題の恐れがあり、１０．０ｍｏｌ％を超えると、高価になるなどの問題の恐れがある。
【００６６】
反応温度は、０〜９０℃、好ましくは１５〜８５℃、より好ましくは２０〜８０℃、特に好ましくは６０℃であり、圧力は、０．１〜３．０ＭＰａ、好ましくは０．２５〜０．７５ＭＰａ、より好ましくは０．４〜０．６ＭＰａである。この条件で水素の吸収がなくなるまで反応を行うことが望ましい。
【００６７】
反応温度が０℃未満であると、反応が進行しないなどの問題の恐れがあり、９０℃を超えると、危険である、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００６８】
また、圧力が０．１ＭＰａ未満であると、反応が進行しないなどの問題の恐れがあり、３．０ＭＰａを超えると、危険である、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００６９】
本発明において、接触還元は、アルカリ性水溶液中、好ましくは、水酸化ナトリウム水溶液中または水酸化カリウム水溶液中で行うことが望ましい。
【００７０】
接触還元において使用するアルカリ性水溶液の濃度は、１重量％〜２０重量％、好ましくは３重量％〜１７重量％、より好ましくは５重量％〜１０重量％である。濃度が、１重量％未満であると、原料が均一に溶解・分散せず接触還元反応の効率が低下するなどの問題の恐れがあり、２０重量％を超えると、酸析時に大量の酸が必要になるなどの問題の恐れがある。
【００７１】
アルカリ性水溶液の添加量は、１モル当量のｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に対して、０．３Ｌ〜３．０Ｌ、好ましくは０．５Ｌ〜１．５Ｌである。０．３Ｌ未満であると、原料が均一に溶解・分散せず接触還元反応の効率が低下するなどの問題の恐れがあり、３．０Ｌを超えると、酸析時に大量の酸が必要になるなどの問題の恐れがある。
【００７２】
また、接触還元において、反応液のｐＨは、７〜１２、好ましくは８〜１２である。ｐＨが、７未満であると、原料が均一に溶解・分散せず接触還元反応の効率が低下するなどの問題の恐れがあり、１２を超えると、酸析時に大量の酸が必要になるなどの問題の恐れがある。
【００７３】
接触還元反応終了後、必要に応じて、反応液から触媒を除去することが望ましい。例えば、通常の濾過等の操作によって、反応液から触媒を除去することができる。なお、回収した触媒は、再利用することができるので、非常に経済的である。
【００７４】
また、接触還元反応終了後、反応液のｐＨを４．０〜８．０、特に好ましくは、ｐＨを７．０に調整することによって、反応液から、４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを沈殿させることができる。ｐＨが４．０未満であると、スルファニル酸が共析し目的化合物純度が下がり、スルファニル酸回収率が下がるなどの問題の恐れがあり、ｐＨが８．０を超えると、目的物収率が下がるなどの問題の恐れがある。
【００７５】
また、このときの反応液の温度は、０℃〜４０℃、好ましくは５℃〜２０℃である。０℃未満であると、不純物が析出するなどの問題の恐れがあり、４０℃を超えると、４−アミノ−ｍ−クレゾールの回収率が低下するなどの問題の恐れがある。
【００７６】
反応液のｐＨを上記範囲内に調整するために、塩酸、硫酸、硝酸などの酸を使用することができるが、使用する酸の量および濃度は、上記範囲にｐＨを調整することができれば、特に限定はない。
【００７７】
このように、接触還元反応終了後、反応液のｐＨを４．０〜８．０にすることによって、目的の４−アミノ−ｍ−クレゾールが沈澱し、副生成物として、スルファニル酸が溶液（濾液）中に残存することになる。
【００７８】
従って、本発明では、上記のスキームに示す通り、濾過によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿物として回収し、スルファニル酸を濾液中に回収することができる。なお、濾過温度には特に制限はなく、通常、１０〜３０℃である。また、濾取した沈澱物を水で洗浄してもよい。
【００７９】
濾過後、沈殿物を５０〜１５０℃、好ましくは７０〜１２０℃で乾燥させることによって、４−アミノ−ｍ−クレゾールを得る。
【００８０】
さらに、４−アミノ−ｍ−クレゾールをさらに精製することによって、高純度化することが望ましい。
【００８１】
まず、乾燥した４−アミノ−ｍ−クレゾールを水に分散して分散体とする。水の使用量は、１モル当量の４−アミノ−ｍ−クレゾールに対して、３００〜３０００ｍＬ、好ましくは５００〜２０００ｍＬである。３００ｍＬ未満であると、十分な精製効果が得られないなどの問題の恐れがあり、３０００ｍＬを超えると、４−アミノ−ｍ−クレゾールの回収率が低下するなどの問題の恐れがある。
【００８２】
さらに、少量の還元剤および活性炭を加えて、加熱および撹拌してもよい。
【００８３】
還元剤は、４−アミノ−ｍ−クレゾールのアミノ基の酸化による着色を防ぎ、白色生成物として目的物を得るためである。この還元剤としては、例えば亜硫酸水素ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム等が挙げられる。還元剤の使用量は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの重量に対して、０．５〜５．０重量％、好ましくは１．０〜３．０重量％である。０．５重量％未満であると、十分な効果が得られないなどの問題の恐れがあり、５．０重量％を超えると、不純物として生成物に混入するなどの問題の恐れがある。
【００８４】
活性炭は、反応系内の着色物や臭気物の除去のために用いるものであり、活性炭の使用量は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの重量に対して、０．５〜５．０重量％、好ましくは１．０〜３．０重量％である。０．５重量％未満であると、十分な効果が得られないなどの問題の恐れがあり、５．０重量％を超えると、除去に時間がかかるなどの問題の恐れがある。
【００８５】
次に、４−アミノ−ｍ−クレゾールの水分散体を８０〜１００℃、好ましくは８５〜９５℃で、０．１〜３時間、好ましくは０．５〜２時間、加熱および撹拌し、その後、熱時濾過を行う。
【００８６】
熱時濾過の温度は、６０〜１００℃、好ましくは７０〜８０℃であり、６０℃未満であると、４−アミノ−ｍ−クレゾールが多量に析出するなどの問題の恐れがあり、１００℃を超えると、４−アミノ−ｍ−クレゾールが分解したり、他の基質と反応したりするなどの問題の恐れがある。
【００８７】
熱時濾過後、濾液を０〜４０℃、好ましくは１０〜２５℃に冷却し、望ましくは、上記の温度になるまで、１〜２４時間、好ましくは６〜１６時間かけて放冷することによって、４−アミノ−ｍ−クレゾールを結晶として得ることができる（すなわち、再結晶精製）。析出した結晶をさらに、必要に応じて、濾過、洗浄および乾燥することによって、純度９５〜１００％の４−アミノ−ｍ−クレゾール結晶を得ることができる。
【００８８】
このように、本発明では、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを高収率かつ高純度で製造することができる。また、本発明によると、上述の通り、４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを簡便に選択的に製造することができる。
【００８９】
さらに、本発明では、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、選択的に４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを高収率かつ高純度で製造することができるだけでなく、上述の接触還元反応の副生成物として、原料であるスルファニル酸を回収することができるので、非常に安価に４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造することができる。
【００９０】
スルファニル酸の回収
スルファニル酸は、上記のスキームに示す通り、接触還元の反応液から沈澱した４−アミノ−ｍ−クレゾールを濾別した濾液から回収することができる。
【００９１】
まず、スルファニル酸を含む濾液を７０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃に加熱して濃縮する。
【００９２】
次に、濃縮物の温度を５０〜７０℃、特に好ましくは６０℃に調整し、酸を加えてｐＨを０．１〜２．０、好ましくは０．３〜１．０、特に好ましくは０．５に調整する。酸としては、スルファニル酸よりも強い酸であれば特に限定はないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などの酸を使用することができる。使用する酸の濃度および量は、上記範囲のｐＨを達成できれば、特に限定はない。
【００９３】
その後、２０〜３０℃、特に好ましくは２５℃まで冷却し、スルファニル酸を沈殿させる。
【００９４】
最後に、沈澱したスルファニル酸を濾取し、さらに、必要に応じて、洗浄および乾燥することによって、スルファニル酸を高純度かつ高収率で回収することができる。
【００９５】
スルファニル酸の洗浄には、水、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸およびその水溶液、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類などを使用することができるが、スルファニル酸を溶解せずに不純物のみを溶解するという観点から、塩酸とメタノールとを組み合わせて使用することが好ましい。
【００９６】
スルファニル酸の乾燥温度は、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃である。４０℃未満であると、乾燥に時間がかかるなどの問題の恐れがあり、１２０℃を超えると、スルファニル酸が分解するなどの問題の恐れがある。
【００９７】
本発明では、このように、スルファニル酸を回収し、さらに、回収したスルファニル酸を上記のスキームに示すように再利用して、ｍ−クレゾールとのジアゾ化カップリング反応に再び用いることができ、非常に経済的である。
【実施例】
【００９８】
以下に本発明の具体例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００９９】
実施例１
１−１ スルファニル酸とｍ−クレゾールのジアゾ化カップリング反応
スルファニル酸８７．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水７５０ｍＬに撹拌しながら加え、これに炭酸ナトリウム２９．０ｇ（０．２７ｍｏｌ）を徐々に加えて完全に溶解させた。この溶液を０℃に冷却し、３６％亜硝酸ナトリウム水溶液１００ｇ（０．５２５ｍｏｌ）を加えた。この溶液に、液温が５℃を超えないように、３５％塩酸１８０ｇ（１．７５ｍｏｌ）を徐々に滴下し、３０分撹拌することでスルファニル酸をジアゾ化し、スルファニル酸のジアゾニウム塩を含むジアゾ含有溶液を得た。脱亜硝はスルファミン酸を用いて行った。
【０１００】
別途に、ｍ−クレゾール５５．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水１．０Ｌに撹拌しながら懸濁させ、２０％水酸化ナトリウム水溶液を１００ｇ（０．５ｍｏｌ）加えて完全に溶解させ、０℃に冷却し、ｍ−クレゾールのカップラー溶液を得た。このカップラー溶液に、温度が５℃を超えないように、上記のジアゾ含有溶液を徐々に滴下した。この際、ｐＨ １０．０を維持するために、２０％水酸化ナトリウム水溶液２０４ｇを同時に徐々に滴下した。滴下終了後、２時間撹拌し、塩化ナトリウム３００ｇを加え、液温を１０℃まで昇温し、塩酸を用いてｐＨ８．１として沈殿を生成させた。この沈殿を濾取し、水５００ｍＬで洗浄し、アゾ化合物のウェットケーキとして、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の遊離の酸体とナトリウム塩との混合物を３２６．０ｇ（含水率４６．０％；換算乾燥収率１１１％）得た。
【０１０１】
１−２ ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の接触還元反応
ビーカーに実施例１−１で得られたｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸を含むウェットケーキ３２６．０ｇを、６０℃に加熱した７．４％水酸化ナトリウム水溶液２５０ｍＬで均一に懸濁させた後、オートクレーブ（容量１Ｌ／ＳＵＳ製）に移し、５％ Ｐｄ／Ｃ ２．９６ｇ（０．２５ｍｏｌ％）を加え、６０℃に加熱した。その後、水素をオートクレーブ内に充填し、０．４〜０．６ＭＰａの圧力を保ちながら、同温度で水素の吸収がなくなるまで、反応させた。反応液から、Ｐｄ／Ｃを濾別し、１０℃程度まで冷却し、塩酸を加えてｐＨを７．０として生じた沈殿を濾取した（このときの濾液を「濾液１」とする）。得られた沈殿を水５００ｍＬで洗浄し、乾燥させて得られた固体を、再度、水６００ｍＬに分散し、亜硫酸水素ナトリウム１．０ｇおよび活性炭１．５ｇを加え、１〜２時間加熱撹拌し、熱時ろ過し、濾液を一昼夜放冷して、再結晶精製を行った。生じた結晶を濾取し、乾燥させて、４−アミノ−ｍ−クレゾールを黄白色の針状結晶として５１．８ｇ得た（収率８４．２％、ＨＰＬＣ純度：９８．７％）。４−アミノ−ｍ−クレゾールの高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）のチャートを図1に示す。
【０１０２】
４−アミノ−ｍ−クレゾールの高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）の測定条件は以下の通りである。
カラム：（財）化学物質評価機構製 Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ ＯＤＳ ４．６×２５０ｍｍ
移動相：アセトニトリル：水＝４：６
検出波長：２５６ｎｍ
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
温度：４０℃
本条件では、４−アミノ−ｍ−クレゾールは、図１に示す通り、保持時間が３．２分と３．６分とにおいて、２つのピークを与えるが、これは、４−アミノ−ｍ−クレゾールの水酸基またはアミノ基がイオン化して２つのピークを与えているものと考えられる。従って、４−アミノ−ｍ−クレゾールの純度は、これら２つのピーク面積の合計として、計算した（ＨＰＬＣ純度：９８．７％）。なお、本発明で製造し、単離した４−アミノ−ｍ−クレゾールが、単一化合物であることは、以下の１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ）および１３Ｃ−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ）の測定結果、ならびに、元素分析の結果から明らかであった。
【０１０３】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ）および１３Ｃ−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ）の測定は、いずれも、ＪＥＯＬ社製 ＪＮＭ−ＡＬ３００を用いて行った。得られた４−アミノ−ｍ−クレゾールの１Ｈ−ＮＭＲおよび１３Ｃ−ＮＭＲのチャートをそれぞれ図２および図３に示す。
【０１０４】
元素分析は、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製 Ｓｅｒｉｅｓ ＩＩ ＣＨＮＳ／Ｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ ２４００を用いて行った。以下に本発明の実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの元素分析の結果を示す。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】
１−３ スルファニル酸の回収
１−２で得られた「濾液１」（５００ｍＬ）を加熱して１５０ｍＬまで濃縮し、６０℃で塩酸２３ｇを加え、ｐＨを０．５に調整し、その後２５℃まで冷却して生じた沈殿を濾取した。濾取物を３．５％塩酸７５ｍＬで洗浄し続いてメタノール２５０ｍＬで洗い、乾燥させて、ＨＰＬＣ純度９９．５％のスルファニル酸６４．４ｇを回収した（原料として使用したスルファニル酸からの回収率７４．０％）。
【０１０７】
回収したスルファニル酸の元素分析結果を以下の表に示す。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
実施例２
２−１ スルファニル酸とｍ−クレゾールのジアゾ化カップリング反応
実施例１の１−１と同じ操作に従い、ジアゾ化カップリング反応を行って、アゾ化合物として、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の遊離の酸体とナトリウム塩との混合物を得た。
【０１１０】
２−２ ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の接触還元反応
実施例１の１−２において、遷移金属触媒をＰｄ／ＣからＰｔ／Ｃ（０．２５ｍｏｌ％）に代えたことを除いて、同じ操作を行い、白桃色の針状結晶として、３６．４ｇの４−アミノ−ｍ−クレゾール（収率：２９．６％、ＨＰＬＣ純度：９９．７％）を得た。ＨＰＬＣチャートは、実施例１のものと同様であった。
【０１１１】
実施例３
３−１ スルファニル酸とｍ−クレゾールのジアゾ化カップリング反応
実施例１の１−１と同じ操作に従い、ジアゾ化カップリング反応を行って、アゾ化合物として、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の遊離の酸体とナトリウム塩との混合物を得た。
【０１１２】
３−２ ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の接触還元反応
実施例１の１−２において、遷移金属触媒をＰｄ／Ｃからラネーニッケル２．０ｇに代えたことを除いて、同じ操作を行い、黄白色の針状結晶として、５９．３ｇの４−アミノ−ｍ−クレゾールを得た（収率：４８．２％、ＨＰＬＣ純度：９９．０％）。ＨＰＬＣチャートは実施例１のものと同様であった。
【０１１３】
比較例１
２−ニトロトルエンのバンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応
オートクレーブに２−ニトロトルエン１６５ｇ（１．２ｍｏｌ）と５２．６％硫酸水溶液３００ｇ、酢酸７２ｇを仕込み、ジメチルスホキシド１滴と３％ Ｐｔ／Ｃ ２．０ｇを加えた。６０℃に加熱し、０．３〜０．５ＭＰａを保ちながら、７．５時間反応させた。Ｐｔ／Ｃを濾去し、撹拌下の５０％水酸化ナトリウム水溶液２００ｍＬ中へ５０℃を超えないように滴下した。混合溶液から有機物を抽出し、水層を４０℃に保ち、水層に、３５％塩酸２３ｍＬを滴下し、生じた沈殿を濾取、乾燥させて粗４−アミノ−ｍ−クレゾール１３６．９ｇを得た。この粗生成物を実施例１の１−２と同じ再結晶精製を行い、ＨＰＬＣ純度９１．７％の薄茶色の針状結晶である４−アミノ−ｍ−クレゾールを３０．０ｇ（収率２０．３％）得た。ＨＰＬＣチャートを図４に示す。図４のＨＰＬＣチャートでは、保持時間１〜１０分にかけて、副生成物に由来する不純物のピークが多く検出された。これは、図１に示す本発明の実施例１と精製方法が同じであるにもかかわらず、比較例１では製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの純度がかなり低いことを示す。その結果、比較例１では、純度だけでなく、収率も著しく低下している。
実施例１：収率８４．２％、純度９８．７％
比較例１：収率２０．３％、純度９１．７％
【０１１４】
比較例２
ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の亜ジチオン酸を用いた還元反応
スルファニル酸８７．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水７５０ｍＬに撹拌しながら加え、これに炭酸ナトリウム２９．０ｇ（０．２７ｍｏｌ）を徐々に加えて完全に溶解させた。この溶液を０℃に冷却し、３６％亜硝酸ナトリウム水溶液１００ｇ（０．５２５ｍｏｌ）を加えた。この溶液に、液温が５℃を超えないように、３５％塩酸１８０ｇ（１．７５ｍｏｌ）を徐々に滴下し、３０分撹拌することでスルファニル酸をジアゾ化し、スルファニル酸のジアゾニウム塩を含むジアゾ含有溶液を得た。脱亜硝はスルファミン酸を用いて行った。
【０１１５】
別途に、ｍ−クレゾール５５．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水１．０Ｌに撹拌しながら懸濁させ、２０％水酸化ナトリウム水溶液を１００ｇ（０．５ｍｏｌ）加えて完全に溶解させ、０℃に冷却し、ｍ−クレゾールのカップラー溶液を得た。このカップラー溶液に、温度が５℃を超えないように、上記のジアゾ含有溶液を徐々に滴下した。この際、ｐＨ １０．０を維持するために、２０％水酸化ナトリウム水溶液２０４ｇを同時に徐々に滴下した。滴下終了後、０℃で２時間撹拌し、４５℃まで加熱し、亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）２７０ｇ（１．３１ｍｏｌ）を加え、１時間撹拌後、２０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ１２に調整した。さらに７５℃で４５分加熱撹拌後、氷浴下冷却し、３５％塩酸でｐＨ７とし、生じた沈殿を濾取した（この濾液を「濾液２」とする）。得られた沈殿を乾燥し、実施例１と同様の再結晶精製を行い、１２．７ｇの４−アミノ−ｍ−クレゾールを得た（収率２０．６％、ＨＰＬＣ純度：９８．８％）。比較例２で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの元素分析の結果を以下の表に示す。
【０１１６】
【表３】
【０１１７】
「濾液２」からスルファミン酸の回収を試みたが、過剰量の亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）を使用したので、スルファニル酸を回収することができなかった。
【０１１８】
比較例１のバンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応で得られた最終生成物は、図４のＨＰＬＣチャートが示すように、実施例１（図１）よりも不純物が多く、純度が低い（実施例１での純度：９８．７％、比較例１での純度：９１．７％）。また、比較例１の方法では、副生成物が生成するので反応の選択性が悪く、収率も２０％程度であり、工業的製造には適していない（実施例１での収率：８４．２％、比較例１での収率：２０．３％）。
【０１１９】
比較例２では、ＨＰＬＣの純度は９８．８％と高いが、元素分析の結果をみると、硫黄が検出されていることから、硫黄を含有する無機塩が混入しているので、実際にはその純度が非常に低い。また、このような硫黄を含む無機塩を除去することは、非常に困難である。さらに、比較例２では、還元剤として、亜ジチオン酸ナトリウムが２モル当量以上必要であるので、還元後の濾液（濾液２）から、スルファニル酸を回収することは不可能であり、安価な工業的製法ではない（実施例１でのスルファニル酸の回収率：７４．０％、比較例２でのスルファニル酸の回収率：０％）。また、比較例２では、硫黄を含む大量の廃液が発生するので、環境への負荷が増大する。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の製造方法では、高収率かつ高純度で、目的の４−アミノ−ｍ−クレゾールを選択的に製造することができる。比較例１（または特許文献３）において示される通り、バンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応を利用した４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法では、副生成物が生じて収率、純度および選択性が著しく低下するので、本発明の製造方法は、バンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応を利用した４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法の代替として、非常に有益である。
また、本発明では還元剤として硫黄を用いていないので、硫黄含有廃液を出すことがなく、環境にも優しい製造方法である。例えば、比較例２（または非特許文献１）では、亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）を還元剤として大量（２モル当量以上）に用いているが、この場合の廃液の処理は、非常に困難であり、工業生産上、望ましくない。また、亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）は、生成物の純度の低下も引き起こす。さらに、比較例２（または非特許文献１）では、上述の通り、原料であるスルファニル酸の回収が不可能である。従って、本発明の製造方法は、硫黄を含む還元剤を利用した４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法の代替として、非常に有益である。
このように、本発明では、高収率かつ高純度で目的の４−アミノ−ｍ−クレゾールのみを選択的に製造することができる。また、その製造方法は、非常に簡便であり、なおかつ、原料であるスルファミン酸を簡便に高収率かつ高純度で回収でき、しかも、原料として再利用することができるので、本発明の製造方法によると、全体として、４−アミノ−ｍ−クレゾールを非常に安価に高収率で製造することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４−アミノ−ｍ−クレゾールは、以下の構造：
【化１】
を有する化合物（別名：４−アミノ−３−メチルフェノール）であり、アミノ基とヒドロキシル基とを有することから、樹脂、染料、酸化防止剤、化学品、化学薬品、農薬、医薬などの合成中間体として、非常に工業的に有用な化合物である。
【０００３】
また、４−アミノ−ｍ−クレゾールは、それ自体を染毛剤、化粧品、医薬などに直接配合することもできる。
例えば、特許文献１（特開２００３−２３８３６９号公報）は、４−アミノ−ｍ−クレゾールを含む染毛剤を開示する。より具体的には、特許文献１は、以下の成分Ａ〜Ｃ：
Ａ成分として、ｐ−フェニレンジアミン、トルエン−２，５−ジアミン、２−クロロ−ｐ−フェニレンジアミン及びそれらの塩の中から選ばれる１種以上と、
Ｂ成分として、「４−アミノ−３−メチルフェノール」及びその塩の中から選ばれる１種以上と、
Ｃ成分として、５−アミノ−２−メチルフェノール、５−（２−ヒドロキシエチルアミノ）−２−メチルフェノール、及びそれらの塩の中から選ばれる１種以上を含有するとともに、
剤型が粉末であることを特徴とする染毛剤を開示する。
特許文献１には、Ｂ成分として、「４−アミノ−３−メチルフェノール」（すなわち、４−アミノ−ｍ−クレゾール）を開示するが、４−アミノ−ｍ−クレゾールの入手先、製造元および合成方法は、全く開示されていない。
【０００４】
特許文献２（特公平６−８９１１５号公報）は、「２５℃における粘度が１５ポイズ以下である、４−アミノ−ｍ−クレゾールのトリグリシジル誘導体と、硬化剤とを含有することを特徴とするエポキシ樹脂組成物」を開示する。特許文献２に開示の４−アミノ−ｍ−クレゾールのトリグリシジル誘導体を含むエポキシ樹脂組成物は、耐熱性に優れ、なおかつ、低粘度であるために、その作業性が優れている。しかし、特許文献２においても、４−アミノ−ｍ−クレゾールの入手先、製造元および合成方法は、全く開示されていない。
【０００５】
特許文献３（米国特許第２７６５３４２号明細書）は、ｏ−ニトロトルエンから、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法を開示するが、この製造方法では、ｏ−ニトロトルエンのニトロ基をアミノ基に還元すると同時に、バンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応によって、ニトロ基由来のアミノ基のパラ位に、ヒドロキシル基を導入して、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造している（以下の反応式を参照のこと）。しかし、この方法では、４−アミノ−ｍ−クレゾールの収率は低く、また、不純物として、その除去が困難なｏ−トルイジンが副生するので、４−アミノ−ｍ−クレゾールの純度も低下する。従って、特許文献３に開示の製造方法では、高純度の４−アミノ−ｍ−クレゾール、特に、電子部品に使用するエポキシ樹脂の中間体として望ましい高純度の４−アミノ−ｍ−クレゾールを得ることはできない。
【０００６】
【化２】
【０００７】
さらに、非特許文献１（Ｙａｎｑｉｎｇ Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４３Ｂ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００４，ｐｐ．２０２１−２０２３）は、還元剤として、過剰量の亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）の存在下にマイクロ波（ＭＷ）を照射して、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸のナトリウム塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法を開示する（以下の反応式を参照のこと）。
【０００８】
【化３】
【０００９】
さらに、非特許文献１に開示の製造方法では、還元剤である亜ジチオン酸ナトリウムが再利用不可能であり、しかも、硫黄含有廃液の処理の問題や、原料に使用したスルファニル酸の回収が不可能であるため、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造コストは非常に高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２３８３６９号公報
【特許文献２】特公平６−８９１１５号公報
【特許文献３】米国特許第２７６５３４２号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｙａｎｑｉｎｇ Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４３Ｂ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００４，ｐｐ．２０２１−２０２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールを安価かつ簡便に製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、鋭意研究の結果、水素および遷移金属触媒の存在下での接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸のアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を還元して、高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを選択的に製造する方法を見い出し、本発明を完成するに至った。従って、本発明は以下を提供する。
【００１４】
［１］
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法。
【００１５】
［２］
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程をさらに含む、上記［１］に記載の方法。
【００１６】
［３］
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程をさらに含む、上記［１］または［２］に記載の方法。
【００１７】
［４］
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程をさらに含む、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の方法。
【００１８】
［５］
前記接触還元の前に、スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程を含む、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の方法。
【００１９】
［６］
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の方法。
【００２０】
［７］
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の方法。
【００２１】
［８］
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、上記［１］〜［７］のいずれかに記載の方法。
【００２２】
［９］
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、上記［１］〜［８］のいずれかに記載の方法。
【００２３】
［１０］
スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程、
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを調製する工程、
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程、
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程、および、
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程、
を含む、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造において、原料であるスルファニル酸を回収する方法。
【００２４】
［１１］
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、上記［１０］に記載の方法。
【００２５】
［１２］
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、上記［１０］または［１１］に記載の方法。
【００２６】
［１３］
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、上記［１０］〜［１２］のいずれかに記載の方法。
【００２７】
［１４］
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、上記［１０］〜［１３］のいずれかに記載の方法。
【００２８】
［１５］
上記［１０］〜［１４］のいずれかに記載の方法で回収したスルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を製造する方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、水素および遷移金属触媒の存在下での接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、高収率かつ高純度で４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを選択的にしかも安価かつ簡便に製造することができる。また、本発明では、接触還元後の廃液から、接触還元によって副生したスルファニル酸を高収率かつ高純度で回収することができる。回収したスルファニル酸を再利用することによって、回収したスルファニル酸から、再び、上記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を再度合成することができ、さらに、大量に４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造することができるので、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造コストを大幅に削減することができ、工業生産に適している。また、本発明の方法は、廃液を再利用するので、環境にやさしく、非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールのＨＰＬＣチャートである。
【図２】実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの１Ｈ−ＮＭＲスペクトルである。
【図３】実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルである。
【図４】比較例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールのＨＰＬＣチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法に関し、以下のスキームに従って、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
【化４】
【００３３】
上記のスキームに示す通り、本発明は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法に関し、より具体的には、本発明では、水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法に関する。
【００３４】
また、本発明において使用するｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸は、以下の式で表される通り、塩の形態であってもよい。
【００３５】
【化５】
【００３６】
（式中、Ｘは、水素原子、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表すが、特にこれらに限定されない）
【００３７】
本発明において、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩は、上記のスキームに示す通り、スルファニル酸をジアゾ化し、さらにｍ−クレゾールとカップリングすること、すなわち、「ジアゾ化カップリング反応」によって得られたものであることが好ましい。
【００３８】
ジアゾ化カップリング反応
まず、スルファニル酸を水に加え、さらに、塩基を加えて、スルファニル酸を完全に水中に溶解させる。
【００３９】
水の量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、１．０〜５．０Ｌ、好ましくは１．２〜２．５Ｌである。１．０Ｌ未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、５．０Ｌを超えると、最終生成物の収率が低下する、廃液量が増えるなどの問題の恐れがある。
【００４０】
塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩等が挙げられる。
【００４１】
塩基の添加量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、０．５〜１．５モル当量、好ましくは０．５〜１．２モル当量である。０．５モル当量未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、１．５モル当量を超えると、酸析時に大量の酸が必要かつ目的物回収量が少なくなるなどの問題の恐れがある。
【００４２】
スルファニル酸水溶液を０〜１０℃、好ましくは０〜５℃に冷却し、この水溶液に、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム等の亜硝酸塩またはその水溶液を加え、次いで、塩酸、硫酸等の酸を加えて、スルファニル酸をジアゾ化する（すなわち、ジアゾニウム塩の形成）。酸を加える際には、液温が１０℃以下、好ましくは５℃以下になるように添加、好ましくは滴下することが望ましい。
【００４３】
スルファニル酸水溶液の温度が０℃未満であると、溶媒が凍結したり、シャーベット状になったりするなどの問題の恐れがあり、１０℃を超えると、ジアゾニウム塩が分解するなどの問題の恐れがある。
【００４４】
亜硝酸塩の添加量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、１．０１〜２．０モル当量、好ましくは１．０５〜１．２モル当量である。１．０１モル当量未満であるとジアゾ化反応が不完全になるなどの問題の恐れがあり、２．０モル当量を超えると、過剰の亜硝酸塩のために副反応が起こったり、脱亜硝のためのスルファミン酸が大量に必要になるなどの問題の恐れがある。
【００４５】
酸の添加量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、２．０〜５．０モル当量、好ましくは２．５〜４．０モル当量である。２．０モル当量未満であると、ジアゾ化反応が不完全になるなどの問題の恐れがあり、５．０モル当量を超えると、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００４６】
この温度で撹拌を１０分〜１時間、好ましくは２０分〜４０分間続けて、スルファニル酸のジアゾ化を行い、スルファニル酸のジアゾニウム塩を含む溶液（以下、ジアゾ含有溶液）を得る。ジアゾ含有溶液には、過剰量の亜硝酸塩が存在するので、亜硝酸塩を分解（脱亜硝）するために、例えば、スルファミン酸を加える。このとき、スルファミン酸をジアゾ含有溶液に少量ずつ添加し、ガラス棒で搾取したジアゾ含有溶液をＫＩデンプン紙に付して、変色しなくなるまでスルファミン酸をジアゾ含有溶液に添加する。
【００４７】
次に、ｍ−クレゾールとのカップリング反応を行うために、別途に、ｍ−クレゾールを水に加え、さらに、塩基を加えて、ｍ−クレゾールを水中に完全に溶解させて、カップラー溶液を調製する。
【００４８】
水の添加量は、１モル当量のｍ−クレゾールに対して、１．０〜５．０Ｌ、好ましくは１．５〜２．５Ｌである。１．０Ｌ未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、５．０Ｌを超えると、酸析時に大量の酸が必要かつ目的物回収量が少なくなるなどの問題の恐れがある。
【００４９】
塩基としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩等が挙げられる。
【００５０】
塩基の添加量は、１モル当量のｍ−クレゾールに対して、１．０〜１．５モル当量、好ましくは１．０〜１．１モル当量である。１．０モル当量未満であると、完溶しないなどの問題の恐れがあり、１．５モル当量を超えると、酸析時に大量の酸が必要かつ目的物回収量が少なくなるなどの問題の恐れがある。
【００５１】
次に、カップラー溶液を０〜１０℃、好ましくは０〜５℃に冷却する。０℃未満であると、溶媒である水が凍結したり、シャーベット状となったりするなどの問題の恐れがあり、１０℃を超えると、ジアゾニウム塩が分解するなどの問題の恐れがある。
【００５２】
冷却したカップラー溶液に、上述のスルファニル酸のジアゾ含有溶液を滴下する。滴下の際、反応系の温度を０〜１０℃、好ましくは０〜５℃に調整することが望ましい。温度が０℃未満であると、溶媒である水が凍結したり、シャーベット状となるなどの問題の恐れがあり、１０℃を超えると、ジアゾニウム塩が分解し、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００５３】
また、反応溶液に、アルカリ金属の水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）、アルカリ金属の炭酸塩（例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなど）等の塩基の水溶液を適宜加えて、反応系のｐＨが８〜１４、好ましくは９〜１１、より好ましくはｐＨ１０となるように、反応系のｐＨを調整することが望ましい。ｐＨが８未満であると、副反応（カップリング位置が違うもの）が生じるなどの問題の恐れがあり、ｐＨが１４を超えると、副反応（カップリングが２箇所おこる）、酸析時に大量の酸が必要で回収率が減るなどの問題の恐れがある。
【００５４】
ジアゾ化カップリング反応において、ｍ−クレゾールの使用量は、１モル当量のスルファニル酸に対して、０．９９〜１．０１モル当量、好ましくは当モル量である。
【００５５】
滴下終了後、３０分〜５時間、好ましくは１時間〜３時間撹拌し、塩析および／または酸析を行って、ジアゾ化カップリング反応生成物、すなわち、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を析出させる。
【００５６】
塩析に用いる塩としては、例えば、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が挙げられ、塩の添加量は、１モル当量のｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に対して、１〜２０モル当量、好ましくは５〜１５モル当量、より好ましくは８〜１２モル当量である。１モル当量未満であると、生成物回収率が低くなるなどの問題の恐れがあり、２０モル当量を超えると、製品に塩が混入し、純度が下がるなどの問題の恐れがある。
【００５７】
酸析に用いる酸としては、塩酸、硫酸等が挙げられる。これらの酸は、反応液のｐＨが中性付近となるまで添加する。
【００５８】
塩析および／または酸析を行う際の液温は、析出物の種類にもよるが、特に限定はなく、例えば、０〜３０℃、好ましくは５〜１５℃であり、０℃未満であると、副生成物も析出するなどの問題の恐れがあり、３０℃を超えると、生成物が分解するなどの問題の恐れがある。
【００５９】
塩析および／または酸析を行う際のｐＨとしては、析出物の種類にもよるが、特に限定はなく、例えば、３〜９、好ましくは６〜９であり、３未満であると、副生成物も析出するなどの問題の恐れがあり、９を超えると、生成物が析出しないなどの問題の恐れがある。
【００６０】
従って、このような塩析および／または酸析によって析出するｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩は、式：
【化６】
（式中、Ｘは、水素原子、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表すが、特にこれらに限定されない）
で表され、遊離酸（Ｘ＝Ｈ）の形態であっても、塩（Ｘ＝Ｌｉ、ＮａまたはＫなど）の形態であっても、あるいは、これらの混合物であってもよい。析出したｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩は、必要に応じて、濾取し、水で洗浄し、乾燥してもよく、あるいは、ウェットケーキの状態で次の反応に用いてもよい。
【００６１】
接触還元
次に、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩の接触還元について説明する。
【００６２】
本発明では、上記のスキームに示す通り、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に含まれるアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を水素および遷移金属触媒の存在下で還元して開裂し、「４−アミノ−ｍ−クレゾール」と「スルファニル酸」とに分解することができる。
【００６３】
より具体的には、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩をオートクレーブ等の加圧容器に仕込み、アルカリ性水溶液中、遷移金属触媒存在下、水素を加圧容器に吹き込むことによって、アゾ結合（−Ｎ＝Ｎ−）を還元的に開裂することができる。
【００６４】
遷移金属触媒としては、接触水素還元作用を有する金属触媒であれば特に限定はなく、例えば、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル（Ｒａｎｅｙ Ｎｉ）、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択されるものが好ましい。Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、ハロゲン原子を示し、好ましくは、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択される。Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、配位子を示し、好ましくは、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される。遷移金属触媒としては、収率向上の観点から、Ｐｄ／Ｃが特に好ましい。
【００６５】
遷移金属触媒の使用量としては、接触還元が進行する触媒量であれば特に限定はなく、例えば、１モルのｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に対して、０．００１ｍｏｌ％〜１０．０ｍｏｌ％、好ましくは０．０１ｍｏｌ％〜５．０ｍｏｌ％、より好ましくは０．０１ｍｏｌ％〜１．０ｍｏｌ％であり、０．００１ｍｏｌ％未満であると、反応が完結しない可能性などの問題の恐れがあり、１０．０ｍｏｌ％を超えると、高価になるなどの問題の恐れがある。
【００６６】
反応温度は、０〜９０℃、好ましくは１５〜８５℃、より好ましくは２０〜８０℃、特に好ましくは６０℃であり、圧力は、０．１〜３．０ＭＰａ、好ましくは０．２５〜０．７５ＭＰａ、より好ましくは０．４〜０．６ＭＰａである。この条件で水素の吸収がなくなるまで反応を行うことが望ましい。
【００６７】
反応温度が０℃未満であると、反応が進行しないなどの問題の恐れがあり、９０℃を超えると、危険である、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００６８】
また、圧力が０．１ＭＰａ未満であると、反応が進行しないなどの問題の恐れがあり、３．０ＭＰａを超えると、危険である、副反応が生じるなどの問題の恐れがある。
【００６９】
本発明において、接触還元は、アルカリ性水溶液中、好ましくは、水酸化ナトリウム水溶液中または水酸化カリウム水溶液中で行うことが望ましい。
【００７０】
接触還元において使用するアルカリ性水溶液の濃度は、１重量％〜２０重量％、好ましくは３重量％〜１７重量％、より好ましくは５重量％〜１０重量％である。濃度が、１重量％未満であると、原料が均一に溶解・分散せず接触還元反応の効率が低下するなどの問題の恐れがあり、２０重量％を超えると、酸析時に大量の酸が必要になるなどの問題の恐れがある。
【００７１】
アルカリ性水溶液の添加量は、１モル当量のｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩に対して、０．３Ｌ〜３．０Ｌ、好ましくは０．５Ｌ〜１．５Ｌである。０．３Ｌ未満であると、原料が均一に溶解・分散せず接触還元反応の効率が低下するなどの問題の恐れがあり、３．０Ｌを超えると、酸析時に大量の酸が必要になるなどの問題の恐れがある。
【００７２】
また、接触還元において、反応液のｐＨは、７〜１２、好ましくは８〜１２である。ｐＨが、７未満であると、原料が均一に溶解・分散せず接触還元反応の効率が低下するなどの問題の恐れがあり、１２を超えると、酸析時に大量の酸が必要になるなどの問題の恐れがある。
【００７３】
接触還元反応終了後、必要に応じて、反応液から触媒を除去することが望ましい。例えば、通常の濾過等の操作によって、反応液から触媒を除去することができる。なお、回収した触媒は、再利用することができるので、非常に経済的である。
【００７４】
また、接触還元反応終了後、反応液のｐＨを４．０〜８．０、特に好ましくは、ｐＨを７．０に調整することによって、反応液から、４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを沈殿させることができる。ｐＨが４．０未満であると、スルファニル酸が共析し目的化合物純度が下がり、スルファニル酸回収率が下がるなどの問題の恐れがあり、ｐＨが８．０を超えると、目的物収率が下がるなどの問題の恐れがある。
【００７５】
また、このときの反応液の温度は、０℃〜４０℃、好ましくは５℃〜２０℃である。０℃未満であると、不純物が析出するなどの問題の恐れがあり、４０℃を超えると、４−アミノ−ｍ−クレゾールの回収率が低下するなどの問題の恐れがある。
【００７６】
反応液のｐＨを上記範囲内に調整するために、塩酸、硫酸、硝酸などの酸を使用することができるが、使用する酸の量および濃度は、上記範囲にｐＨを調整することができれば、特に限定はない。
【００７７】
このように、接触還元反応終了後、反応液のｐＨを４．０〜８．０にすることによって、目的の４−アミノ−ｍ−クレゾールが沈澱し、副生成物として、スルファニル酸が溶液（濾液）中に残存することになる。
【００７８】
従って、本発明では、上記のスキームに示す通り、濾過によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿物として回収し、スルファニル酸を濾液中に回収することができる。なお、濾過温度には特に制限はなく、通常、１０〜３０℃である。また、濾取した沈澱物を水で洗浄してもよい。
【００７９】
濾過後、沈殿物を５０〜１５０℃、好ましくは７０〜１２０℃で乾燥させることによって、４−アミノ−ｍ−クレゾールを得る。
【００８０】
さらに、４−アミノ−ｍ−クレゾールをさらに精製することによって、高純度化することが望ましい。
【００８１】
まず、乾燥した４−アミノ−ｍ−クレゾールを水に分散して分散体とする。水の使用量は、１モル当量の４−アミノ−ｍ−クレゾールに対して、３００〜３０００ｍＬ、好ましくは５００〜２０００ｍＬである。３００ｍＬ未満であると、十分な精製効果が得られないなどの問題の恐れがあり、３０００ｍＬを超えると、４−アミノ−ｍ−クレゾールの回収率が低下するなどの問題の恐れがある。
【００８２】
さらに、少量の還元剤および活性炭を加えて、加熱および撹拌してもよい。
【００８３】
還元剤は、４−アミノ−ｍ−クレゾールのアミノ基の酸化による着色を防ぎ、白色生成物として目的物を得るためである。この還元剤としては、例えば亜硫酸水素ナトリウム、亜ジチオン酸ナトリウム等が挙げられる。還元剤の使用量は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの重量に対して、０．５〜５．０重量％、好ましくは１．０〜３．０重量％である。０．５重量％未満であると、十分な効果が得られないなどの問題の恐れがあり、５．０重量％を超えると、不純物として生成物に混入するなどの問題の恐れがある。
【００８４】
活性炭は、反応系内の着色物や臭気物の除去のために用いるものであり、活性炭の使用量は、４−アミノ−ｍ−クレゾールの重量に対して、０．５〜５．０重量％、好ましくは１．０〜３．０重量％である。０．５重量％未満であると、十分な効果が得られないなどの問題の恐れがあり、５．０重量％を超えると、除去に時間がかかるなどの問題の恐れがある。
【００８５】
次に、４−アミノ−ｍ−クレゾールの水分散体を８０〜１００℃、好ましくは８５〜９５℃で、０．１〜３時間、好ましくは０．５〜２時間、加熱および撹拌し、その後、熱時濾過を行う。
【００８６】
熱時濾過の温度は、６０〜１００℃、好ましくは７０〜８０℃であり、６０℃未満であると、４−アミノ−ｍ−クレゾールが多量に析出するなどの問題の恐れがあり、１００℃を超えると、４−アミノ−ｍ−クレゾールが分解したり、他の基質と反応したりするなどの問題の恐れがある。
【００８７】
熱時濾過後、濾液を０〜４０℃、好ましくは１０〜２５℃に冷却し、望ましくは、上記の温度になるまで、１〜２４時間、好ましくは６〜１６時間かけて放冷することによって、４−アミノ−ｍ−クレゾールを結晶として得ることができる（すなわち、再結晶精製）。析出した結晶をさらに、必要に応じて、濾過、洗浄および乾燥することによって、純度９５〜１００％の４−アミノ−ｍ−クレゾール結晶を得ることができる。
【００８８】
このように、本発明では、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを高収率かつ高純度で製造することができる。また、本発明によると、上述の通り、４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを簡便に選択的に製造することができる。
【００８９】
さらに、本発明では、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、選択的に４−アミノ−ｍ−クレゾールだけを高収率かつ高純度で製造することができるだけでなく、上述の接触還元反応の副生成物として、原料であるスルファニル酸を回収することができるので、非常に安価に４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造することができる。
【００９０】
スルファニル酸の回収
スルファニル酸は、上記のスキームに示す通り、接触還元の反応液から沈澱した４−アミノ−ｍ−クレゾールを濾別した濾液から回収することができる。
【００９１】
まず、スルファニル酸を含む濾液を７０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃に加熱して濃縮する。
【００９２】
次に、濃縮物の温度を５０〜７０℃、特に好ましくは６０℃に調整し、酸を加えてｐＨを０．１〜２．０、好ましくは０．３〜１．０、特に好ましくは０．５に調整する。酸としては、スルファニル酸よりも強い酸であれば特に限定はないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などの酸を使用することができる。使用する酸の濃度および量は、上記範囲のｐＨを達成できれば、特に限定はない。
【００９３】
その後、２０〜３０℃、特に好ましくは２５℃まで冷却し、スルファニル酸を沈殿させる。
【００９４】
最後に、沈澱したスルファニル酸を濾取し、さらに、必要に応じて、洗浄および乾燥することによって、スルファニル酸を高純度かつ高収率で回収することができる。
【００９５】
スルファニル酸の洗浄には、水、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸およびその水溶液、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類などを使用することができるが、スルファニル酸を溶解せずに不純物のみを溶解するという観点から、塩酸とメタノールとを組み合わせて使用することが好ましい。
【００９６】
スルファニル酸の乾燥温度は、４０〜１２０℃、好ましくは６０〜１００℃である。４０℃未満であると、乾燥に時間がかかるなどの問題の恐れがあり、１２０℃を超えると、スルファニル酸が分解するなどの問題の恐れがある。
【００９７】
本発明では、このように、スルファニル酸を回収し、さらに、回収したスルファニル酸を上記のスキームに示すように再利用して、ｍ−クレゾールとのジアゾ化カップリング反応に再び用いることができ、非常に経済的である。
【実施例】
【００９８】
以下に本発明の具体例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００９９】
実施例１
１−１ スルファニル酸とｍ−クレゾールのジアゾ化カップリング反応
スルファニル酸８７．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水７５０ｍＬに撹拌しながら加え、これに炭酸ナトリウム２９．０ｇ（０．２７ｍｏｌ）を徐々に加えて完全に溶解させた。この溶液を０℃に冷却し、３６％亜硝酸ナトリウム水溶液１００ｇ（０．５２５ｍｏｌ）を加えた。この溶液に、液温が５℃を超えないように、３５％塩酸１８０ｇ（１．７５ｍｏｌ）を徐々に滴下し、３０分撹拌することでスルファニル酸をジアゾ化し、スルファニル酸のジアゾニウム塩を含むジアゾ含有溶液を得た。脱亜硝はスルファミン酸を用いて行った。
【０１００】
別途に、ｍ−クレゾール５５．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水１．０Ｌに撹拌しながら懸濁させ、２０％水酸化ナトリウム水溶液を１００ｇ（０．５ｍｏｌ）加えて完全に溶解させ、０℃に冷却し、ｍ−クレゾールのカップラー溶液を得た。このカップラー溶液に、温度が５℃を超えないように、上記のジアゾ含有溶液を徐々に滴下した。この際、ｐＨ １０．０を維持するために、２０％水酸化ナトリウム水溶液２０４ｇを同時に徐々に滴下した。滴下終了後、２時間撹拌し、塩化ナトリウム３００ｇを加え、液温を１０℃まで昇温し、塩酸を用いてｐＨ８．１として沈殿を生成させた。この沈殿を濾取し、水５００ｍＬで洗浄し、アゾ化合物のウェットケーキとして、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の遊離の酸体とナトリウム塩との混合物を３２６．０ｇ（含水率４６．０％；換算乾燥収率１１１％）得た。
【０１０１】
１−２ ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の接触還元反応
ビーカーに実施例１−１で得られたｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸を含むウェットケーキ３２６．０ｇを、６０℃に加熱した７．４％水酸化ナトリウム水溶液２５０ｍＬで均一に懸濁させた後、オートクレーブ（容量１Ｌ／ＳＵＳ製）に移し、５％ Ｐｄ／Ｃ ２．９６ｇ（０．２５ｍｏｌ％）を加え、６０℃に加熱した。その後、水素をオートクレーブ内に充填し、０．４〜０．６ＭＰａの圧力を保ちながら、同温度で水素の吸収がなくなるまで、反応させた。反応液から、Ｐｄ／Ｃを濾別し、１０℃程度まで冷却し、塩酸を加えてｐＨを７．０として生じた沈殿を濾取した（このときの濾液を「濾液１」とする）。得られた沈殿を水５００ｍＬで洗浄し、乾燥させて得られた固体を、再度、水６００ｍＬに分散し、亜硫酸水素ナトリウム１．０ｇおよび活性炭１．５ｇを加え、１〜２時間加熱撹拌し、熱時ろ過し、濾液を一昼夜放冷して、再結晶精製を行った。生じた結晶を濾取し、乾燥させて、４−アミノ−ｍ−クレゾールを黄白色の針状結晶として５１．８ｇ得た（収率８４．２％、ＨＰＬＣ純度：９８．７％）。４−アミノ−ｍ−クレゾールの高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）のチャートを図1に示す。
【０１０２】
４−アミノ−ｍ−クレゾールの高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）の測定条件は以下の通りである。
カラム：（財）化学物質評価機構製 Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ ＯＤＳ ４．６×２５０ｍｍ
移動相：アセトニトリル：水＝４：６
検出波長：２５６ｎｍ
流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ
温度：４０℃
本条件では、４−アミノ−ｍ−クレゾールは、図１に示す通り、保持時間が３．２分と３．６分とにおいて、２つのピークを与えるが、これは、４−アミノ−ｍ−クレゾールの水酸基またはアミノ基がイオン化して２つのピークを与えているものと考えられる。従って、４−アミノ−ｍ−クレゾールの純度は、これら２つのピーク面積の合計として、計算した（ＨＰＬＣ純度：９８．７％）。なお、本発明で製造し、単離した４−アミノ−ｍ−クレゾールが、単一化合物であることは、以下の１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ）および１３Ｃ−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ）の測定結果、ならびに、元素分析の結果から明らかであった。
【０１０３】
１Ｈ−ＮＭＲ（３００ＭＨｚ）および１３Ｃ−ＮＭＲ（７５ＭＨｚ）の測定は、いずれも、ＪＥＯＬ社製 ＪＮＭ−ＡＬ３００を用いて行った。得られた４−アミノ−ｍ−クレゾールの１Ｈ−ＮＭＲおよび１３Ｃ−ＮＭＲのチャートをそれぞれ図２および図３に示す。
【０１０４】
元素分析は、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製 Ｓｅｒｉｅｓ ＩＩ ＣＨＮＳ／Ｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ ２４００を用いて行った。以下に本発明の実施例１で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの元素分析の結果を示す。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】
１−３ スルファニル酸の回収
１−２で得られた「濾液１」（５００ｍＬ）を加熱して１５０ｍＬまで濃縮し、６０℃で塩酸２３ｇを加え、ｐＨを０．５に調整し、その後２５℃まで冷却して生じた沈殿を濾取した。濾取物を３．５％塩酸７５ｍＬで洗浄し続いてメタノール２５０ｍＬで洗い、乾燥させて、ＨＰＬＣ純度９９．５％のスルファニル酸６４．４ｇを回収した（原料として使用したスルファニル酸からの回収率７４．０％）。
【０１０７】
回収したスルファニル酸の元素分析結果を以下の表に示す。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
実施例２
２−１ スルファニル酸とｍ−クレゾールのジアゾ化カップリング反応
実施例１の１−１と同じ操作に従い、ジアゾ化カップリング反応を行って、アゾ化合物として、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の遊離の酸体とナトリウム塩との混合物を得た。
【０１１０】
２−２ ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の接触還元反応
実施例１の１−２において、遷移金属触媒をＰｄ／ＣからＰｔ／Ｃ（０．２５ｍｏｌ％）に代えたことを除いて、同じ操作を行い、白桃色の針状結晶として、３６．４ｇの４−アミノ−ｍ−クレゾール（収率：２９．６％、ＨＰＬＣ純度：９９．７％）を得た。ＨＰＬＣチャートは、実施例１のものと同様であった。
【０１１１】
実施例３
３−１ スルファニル酸とｍ−クレゾールのジアゾ化カップリング反応
実施例１の１−１と同じ操作に従い、ジアゾ化カップリング反応を行って、アゾ化合物として、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の遊離の酸体とナトリウム塩との混合物を得た。
【０１１２】
３−２ ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の接触還元反応
実施例１の１−２において、遷移金属触媒をＰｄ／Ｃからラネーニッケル２．０ｇに代えたことを除いて、同じ操作を行い、黄白色の針状結晶として、５９．３ｇの４−アミノ−ｍ−クレゾールを得た（収率：４８．２％、ＨＰＬＣ純度：９９．０％）。ＨＰＬＣチャートは実施例１のものと同様であった。
【０１１３】
比較例１
２−ニトロトルエンのバンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応
オートクレーブに２−ニトロトルエン１６５ｇ（１．２ｍｏｌ）と５２．６％硫酸水溶液３００ｇ、酢酸７２ｇを仕込み、ジメチルスホキシド１滴と３％ Ｐｔ／Ｃ ２．０ｇを加えた。６０℃に加熱し、０．３〜０．５ＭＰａを保ちながら、７．５時間反応させた。Ｐｔ／Ｃを濾去し、撹拌下の５０％水酸化ナトリウム水溶液２００ｍＬ中へ５０℃を超えないように滴下した。混合溶液から有機物を抽出し、水層を４０℃に保ち、水層に、３５％塩酸２３ｍＬを滴下し、生じた沈殿を濾取、乾燥させて粗４−アミノ−ｍ−クレゾール１３６．９ｇを得た。この粗生成物を実施例１の１−２と同じ再結晶精製を行い、ＨＰＬＣ純度９１．７％の薄茶色の針状結晶である４−アミノ−ｍ−クレゾールを３０．０ｇ（収率２０．３％）得た。ＨＰＬＣチャートを図４に示す。図４のＨＰＬＣチャートでは、保持時間１〜１０分にかけて、副生成物に由来する不純物のピークが多く検出された。これは、図１に示す本発明の実施例１と精製方法が同じであるにもかかわらず、比較例１では製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの純度がかなり低いことを示す。その結果、比較例１では、純度だけでなく、収率も著しく低下している。
実施例１：収率８４．２％、純度９８．７％
比較例１：収率２０．３％、純度９１．７％
【０１１４】
比較例２
ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸の亜ジチオン酸を用いた還元反応
スルファニル酸８７．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水７５０ｍＬに撹拌しながら加え、これに炭酸ナトリウム２９．０ｇ（０．２７ｍｏｌ）を徐々に加えて完全に溶解させた。この溶液を０℃に冷却し、３６％亜硝酸ナトリウム水溶液１００ｇ（０．５２５ｍｏｌ）を加えた。この溶液に、液温が５℃を超えないように、３５％塩酸１８０ｇ（１．７５ｍｏｌ）を徐々に滴下し、３０分撹拌することでスルファニル酸をジアゾ化し、スルファニル酸のジアゾニウム塩を含むジアゾ含有溶液を得た。脱亜硝はスルファミン酸を用いて行った。
【０１１５】
別途に、ｍ−クレゾール５５．０ｇ（０．５ｍｏｌ）を水１．０Ｌに撹拌しながら懸濁させ、２０％水酸化ナトリウム水溶液を１００ｇ（０．５ｍｏｌ）加えて完全に溶解させ、０℃に冷却し、ｍ−クレゾールのカップラー溶液を得た。このカップラー溶液に、温度が５℃を超えないように、上記のジアゾ含有溶液を徐々に滴下した。この際、ｐＨ １０．０を維持するために、２０％水酸化ナトリウム水溶液２０４ｇを同時に徐々に滴下した。滴下終了後、０℃で２時間撹拌し、４５℃まで加熱し、亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）２７０ｇ（１．３１ｍｏｌ）を加え、１時間撹拌後、２０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ１２に調整した。さらに７５℃で４５分加熱撹拌後、氷浴下冷却し、３５％塩酸でｐＨ７とし、生じた沈殿を濾取した（この濾液を「濾液２」とする）。得られた沈殿を乾燥し、実施例１と同様の再結晶精製を行い、１２．７ｇの４−アミノ−ｍ−クレゾールを得た（収率２０．６％、ＨＰＬＣ純度：９８．８％）。比較例２で製造した４−アミノ−ｍ−クレゾールの元素分析の結果を以下の表に示す。
【０１１６】
【表３】
【０１１７】
「濾液２」からスルファミン酸の回収を試みたが、過剰量の亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）を使用したので、スルファニル酸を回収することができなかった。
【０１１８】
比較例１のバンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応で得られた最終生成物は、図４のＨＰＬＣチャートが示すように、実施例１（図１）よりも不純物が多く、純度が低い（実施例１での純度：９８．７％、比較例１での純度：９１．７％）。また、比較例１の方法では、副生成物が生成するので反応の選択性が悪く、収率も２０％程度であり、工業的製造には適していない（実施例１での収率：８４．２％、比較例１での収率：２０．３％）。
【０１１９】
比較例２では、ＨＰＬＣの純度は９８．８％と高いが、元素分析の結果をみると、硫黄が検出されていることから、硫黄を含有する無機塩が混入しているので、実際にはその純度が非常に低い。また、このような硫黄を含む無機塩を除去することは、非常に困難である。さらに、比較例２では、還元剤として、亜ジチオン酸ナトリウムが２モル当量以上必要であるので、還元後の濾液（濾液２）から、スルファニル酸を回収することは不可能であり、安価な工業的製法ではない（実施例１でのスルファニル酸の回収率：７４．０％、比較例２でのスルファニル酸の回収率：０％）。また、比較例２では、硫黄を含む大量の廃液が発生するので、環境への負荷が増大する。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明の製造方法では、高収率かつ高純度で、目的の４−アミノ−ｍ−クレゾールを選択的に製造することができる。比較例１（または特許文献３）において示される通り、バンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応を利用した４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法では、副生成物が生じて収率、純度および選択性が著しく低下するので、本発明の製造方法は、バンバーガー（Ｂａｍｂｅｒｇｅｒ）転位反応を利用した４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法の代替として、非常に有益である。
また、本発明では還元剤として硫黄を用いていないので、硫黄含有廃液を出すことがなく、環境にも優しい製造方法である。例えば、比較例２（または非特許文献１）では、亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）を還元剤として大量（２モル当量以上）に用いているが、この場合の廃液の処理は、非常に困難であり、工業生産上、望ましくない。また、亜ジチオン酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ４）は、生成物の純度の低下も引き起こす。さらに、比較例２（または非特許文献１）では、上述の通り、原料であるスルファニル酸の回収が不可能である。従って、本発明の製造方法は、硫黄を含む還元剤を利用した４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造方法の代替として、非常に有益である。
このように、本発明では、高収率かつ高純度で目的の４−アミノ−ｍ−クレゾールのみを選択的に製造することができる。また、その製造方法は、非常に簡便であり、なおかつ、原料であるスルファミン酸を簡便に高収率かつ高純度で回収でき、しかも、原料として再利用することができるので、本発明の製造方法によると、全体として、４−アミノ−ｍ−クレゾールを非常に安価に高収率で製造することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法。
【請求項２】
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記接触還元の前に、スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程、
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを調製する工程、
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程、
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程、および、
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程、
を含む、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造において、原料であるスルファニル酸を回収する方法。
【請求項１１】
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれかに記載の方法で回収したスルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を製造する方法。
【請求項１】
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを製造する方法。
【請求項２】
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程をさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記接触還元の前に、スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
スルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を調製する工程、
水素および遷移金属触媒の存在下、接触還元によって、前記ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩から、４−アミノ−ｍ−クレゾールを調製する工程、
前記接触還元後、反応液のｐＨを４．０〜８．０に調整して４−アミノ−ｍ−クレゾールを沈殿させた後、濾過によって、沈殿物と濾液とを分離する工程、
前記沈殿物から、再結晶によって、４−アミノ−ｍ−クレゾールの結晶を得る工程、および、
前記濾液から、スルファニル酸を回収する工程、
を含む、４−アミノ−ｍ−クレゾールの製造において、原料であるスルファニル酸を回収する方法。
【請求項１１】
前記遷移金属触媒が、Ｐｄ／Ｃ、Ｐｔ／Ｃ、Ｐｄ（ＩＩ）Ｘ１２、Ｐｔ（０）Ｌ１２、Ｐｔ（ＩＩ）Ｘ２２、Ｐｔ（０）Ｌ２２、ラネーニッケル、ＮｉＸ３２およびＮｉ（０）Ｌ３２からなる群から選択され、式中、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３は、それぞれ独立して、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子からなる群から選択され、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立して、ｄｂａ（ジベンジリデンアセトン）、ｄｐｐｆ（１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン）、ｄｐｐｐ（１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン）、ａｃａｃ（アセチルアセトナート）、ｄｐｐｂ（ｏ−ジフェニルホスフィノベンゾイル）、ｃｏｄ（１，５−シクロオクタジエン）、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）、ＴＰＢ（テトラフェニルボレート）およびＢＩＮＡＰ（２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチルからなる群から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記接触還元を０．１〜３．０ＭＰａの圧力下で行う、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記接触還元を０〜９０℃の温度で行う、請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記接触還元をアルカリ水溶液中で行う、請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれかに記載の方法で回収したスルファニル酸をジアゾ化して、さらに、ｍ−クレゾールと反応させることによって、ｐ−（４−ヒドロキシ−ｏ−トリルアゾ）ベンゼンスルホン酸またはその塩を製造する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６２２５２（Ｐ２０１２−６２２５２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５７６８（Ｐ２０１０−２０５７６８）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００１０３８９５）オリヱント化学工業株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００１０３８９５）オリヱント化学工業株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
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