(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリメチルハイドロキノンの製造方法において、
工程（１）：イソホロンを酸触媒の存在下に反応させ蒸留によりβ−イソホロンを得る工程、
工程（２）：上記β−イソホロンを、無定形炭素および塩基の存在下に酸素含有ガスを用いて酸化し、４−オキソイソホロンを生成させる工程、
工程（３）：上記４−オキソイソホロンと酸無水物を固体酸触媒の存在下において液相で反応させ下記一般式〔I〕で示される化合物の少なくとも１つを生成させる工程、
【化１】
0004138932.tif 000006
（式中、Ｒ1およびＲ2は水素原子またはアシル基であり、両者は同一でも異なってもよい。）
工程（４）：上記工程（３）で得た生成物のうち、アシル基を有する化合物を加水分解してトリメチルハイドロキノンを生成させる工程、
からなり、前記工程（２）において、塩基として耐酸化性が高く、副生物の生成を抑制できる含窒素複素環式塩基であるピリジンを用いることを特徴とするトリメチルハイドロキノン製造方法。
【請求項２】
前記工程（３）において、生成物がトリメチルハイドロキノン、４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートからなる群から選ばれる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記工程（４）において、アシル基を有する化合物が４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートからなる群から選ばれる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイソホロンからトリメチルハイドロキノンを製造する方法に関するものである。トリメチルハイドロキノンはビタミンＥ合成の中間体として有用な物質である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トリメチルハイドロキノンの製造方法としては、主として次のものが知られている。
第１の方法は、２,３,６−トリメチルフェノールを硫酸でスルホン化した後、二酸化マンガンで酸化するものである（特開昭６２−１０８８３５号公報）。これは多量の重金属廃棄物を排出するので、環境に及ぼす影響が大きく好ましくない。また原料の２,３,６−トリメチルフェノールが高価であり、トリメチルハイドロキノンの製造費が高くなる。
第２の方法は、２,４,６−トリメチルフェノールを塩素酸化するものである（特公平５−６８４５６号公報）。この方法は猛毒である塩素を酸化剤として使用するため、危険性が高い。また、有機塩素化合物が副生した場合には、廃棄に要するコストが非常に高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来法のように製造費が高い欠点を有しておらず、かつ廃触媒等の廃棄に関する問題を生ずることなくトリメチルハイドロキノンを容易に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の第１は、下記の工程（１）から（４）を含むことを特徴とするトリメチルハイドロキノンの製造方法に関するものである。
工程（１）：イソホロンを酸触媒の存在下に反応させ蒸留によりβ−イソホロンを得る工程。
工程（２）：上記β−イソホロンを無定形炭素、例えば活性炭、および塩基の存在下に酸素含有ガスを用いて酸化し、４−オキソイソホロンを生成させる工程。
工程（３）：上記４−オキソイソホロンと酸無水物を固体酸触媒の存在下において液相で反応させ下記一般式〔I〕で示される化合物の少なくとも１つを生成させる工程。
【化２】
0004138932.tif 000002
（式中、Ｒ1およびＲ2は水素原子またはアシル基であり、両者は同一でも異なってもよい。）
工程（４）：上記工程（３）で得た生成物のうち、アシル基を有する化合物を加水分解してトリメチルハイドロキノンを生成させる工程。
本発明の第２は、本発明の第１において、前記工程（３）における酸無水物が無水酢酸である製造方法に関する。
本発明の第３は、本発明の第１において、前記工程（３）における固体酸触媒が酸性イオン交換樹脂である製造方法に関する。
本発明の第４は、本発明の第１において、前記工程（３）における生成物がトリメチルハイドロキノン、４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートからなる群から選ばれる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする製造方法に関する。
本発明の第５は、本発明の第１において、前記工程（４）におけるアシル基を有する化合物が４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートからなる群から選ばれる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする製造方法に関する。
本発明の方法によれば、安価にかつ廃触媒等の廃棄に関する問題を生ずることなくトリメチルハイドロキノンを容易に製造することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、各工程を順に説明する。
工程（１）：
〔イソホロンを酸触媒の存在下に反応させ蒸留によりβ−イソホロンを得る工程〕
この工程では、イソホロンに酸触媒を加えて反応させ、蒸留することにより沸点の低いβ−イソホロンを留出させる。酸触媒の存在下にイソホロンを反応させてβ−イソホロンを生成させた後、蒸留によりβ−イソホロンを回収してもよいし、酸触媒の存在下にイソホロンを反応させながら蒸留を行い、生成したβ−イソホロンを回収することもできる。β−イソホロンはイソホロンよりも沸点が低く、両者は蒸留により容易に分離することができる。したがって、好ましくは酸触媒の存在下にイソホロンを反応させながら蒸留する方法を用いる。
具体的には、例えば酸触媒が液状物である場合などには、酸触媒とβ−イソホロンとの混合物を適宜の蒸留装置に入れ、混合物の蒸留を行い、生成物であるβ−イソホロン蒸留装置から流出させながら反応を行う形式を採用することができる。このような反応形式を用いる場合には、蒸留時間が反応時間になる。
【０００６】
酸触媒としては、固体酸または高沸点の液体酸であればいずれも用いることができる。高沸点の液状の酸としては、アジピン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、リン酸、硫酸等の、原料や生成物よりも高い沸点を有する酸が例示される。また固体酸としては、合成系固体酸触媒、天然粘土系固体酸触媒、および無機酸を多孔質無機物質に担持させた固体酸触媒等が例示される。
好ましい固体酸触媒としては、シリカ−アルミナ、アルミナ、シリカ、ゼオライト等の合成系固体酸触媒、酸性白土、活性白土等の天然粘土鉱物等が挙げられる。ゼオライトを固体酸触媒として用いる場合、ＨＸ型ゼオライト、ＨＹ型ゼオライトまたは水素ホージャサイト等の水素ゼオライトを含有するものを使用することができる。好ましくはＨＹ型ゼオライト、ＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイトまたはＺＳＭ−５等が用いられる。さらにこれらの固体酸触媒にナトリウム、カリウム等のアルカリ金属を担持させることにより、触媒に付着するカーボンを低減することができる。
このほかにリン酸またはリンタングステン酸、ケイタングステン酸もしくはケイモリブデン酸等のヘテロポリ酸などの無機酸を、単独または組み合わせて適宜多孔質無機物質に担持させて使用することもできる。具体的な例としてはアルミナ、マグネシア、シリカ、活性炭等の多孔質無機物質に無機酸を担持した担持酸触媒が挙げられる。
上記の固体酸触媒のうち、触媒の安定性の点では、合成系固体酸触媒、特にシリカ−アルミナ、ＨＹ型ゼオライト、ＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイトまたはＺＳＭ−５等が好ましく用いられる。
【０００７】
反応時間は、回分式の場合１分〜２００時間の範囲から選択することができる。
β−イソホロンを回収するための蒸留における圧力は１ＭＰa 以下が好ましく、特に減圧蒸留を用いる必要はない。しかしながら必要に応じて減圧蒸留を採用することもできる。蒸留の形式は特に限定されない。反応させながら蒸留する場合には、ディクソンリング等の適宜の充填物を用いた充填塔により酸と共に蒸留することができる。この場合に還流比は特に限定されず、例えば１：１から１００：１の範囲から適宜に選択することができる。連続蒸留、回分蒸留のいずれも採用することができる。還流比、充填物等の条件によって、留分中のβ−イソホロンとイソホロンの組成は変化する。
【０００８】
工程（１）で得られたβ−イソホロンは次の酸化工程に供される。ここで、工程（２）の酸化反応において、イソホロンは酸化され難いので、工程（２）の原料としては、工程（１）で得られるβ−イソホロンの純度が低いものも使用することが可能である。しかし、後の工程における精製を容易にするために、イソホロンを除去してβ−イソホロンの純度を高めておく方がよい。この観点から、工程（２）に供給するβ−イソホロンの純度は５０〜１００％の範囲が好ましい。β−イソホロンの純度が低い場合には、無触媒で再度常法により蒸留することによって純度を高めることができる。β−イソホロンは高温では異性化して一部イソホロンに戻るので、上記再蒸留は減圧で行うことが好ましい。
【０００９】
工程（２）：
〔β−イソホロンを無定形炭素、例えば活性炭、および塩基の存在下に酸素含有ガスを用いて酸化し、４−オキソイソホロンを得る工程〕
この工程では、β−イソホロンを活性炭などの無定形炭素および塩基の存在下において、酸素または酸素含有ガスを用いて酸化し、４−オキソイソホロンを生成させる。本工程においては、触媒として無定形炭素、例えば活性炭を用いる。活性炭の種類は特に制限はなく、ヤシ殻活性炭、石炭系活性炭、ピッチ系活性炭および木炭系活性炭のいずれも使用することができる。またカーボンブラックも使用することができる。
活性炭の比表面積は３０〜２,０００m2/g の範囲であればよい。また活性炭の量はβ−イソホロン１００重量部に対して０.００２〜１００重量部である。好ましくは１〜５０重量部、さらに好ましくは５〜３０重量部である。０.００２重量部より少ない量では酸化反応はほとんど起こらない。また１００重量部より多い場合には固体の占める割合が大きいため、回分式の場合には取扱いが困難になる。
【００１０】
塩基としては、アミンまたは含窒素複素環式塩基を用いることが好ましい。アミンとしては、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ヘキシルアミン、トリオクチルアミン、ベンジルジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、ジオクチルアミン等が例示される。
含窒素複素環式塩基としては、ピリジン、アミノピリジン、クロロピリジン、ジクロロピリジン、シアノピリジン、ジメチルアミノピリジン、ピペリジノピリジン、ピリジンメタノール、プロピルピリジン、ピロリジノピリジン、２,６−ルチジン、３,５−ルチジン、２,４−ルチジン、２,５−ルチジン、３,４−ルチジン、２,４,６−コリジン、１,３−ジ(４−ピペリジル)プロパン、ピコリン、ピペコリン、ピリダジン、ピリミジン、ジクロロピリダジン、１,８−ジアザビシクロ〔5.4.0〕−７−ウンデセン（ＤＢＵ）、１,５−ジアザビシクロ〔4.3.0〕−５−ノネン（ＤＢＮ）、ピラジン、メチルピラジン、ジメチルピラジン、シアノピラジン、ピラゾール、ジメチルピラゾール、メチルピラゾロン、ピペラジン、メチルピペラジン、ジメチルピペラジン、モルホリン、キノリン、イソキノリン、テトラヒドロキノリン、イミダゾール、メチルイミダゾール、フェニルイミダゾール、キナルジン、トリエチレンジアミン、ピペリジン、メチルピペリジン、ピロリジン、フェナントロリン、メラミン等が例示される。
トリエチルアミン等の脂肪族アミンも用いることができる。しかしながら、トリエチルアミン等は反応中にその大部分が酸化されて消費される。酸化されたアミンはアミンオキシドになり、これはさらに分解して低級アルデヒドや第二級アミン等を生成する。分解物である低級アルデヒドは、反応溶媒や原料と沸点が近く、蒸留でこれらを回収する際に困難を生じるため好ましくない。また反応溶媒をリサイクルしなければこの方法は経済的に実用化が困難であるが、不純物としての上記分解物はリサイクル中に次第に蓄積して不都合が生じる。
しかしながら、耐酸化性のある、すなわち酸化を受け難い塩基を用いることによりこの問題は解決される。このために、本発明において好ましくは耐酸化性のある含窒素複素環式塩基、さらに好ましくはピリジンを用いる。
【００１１】
さらに、この酸化反応においては、β−イソホロンのアリル位のメチル基が酸化される結果として５,５−ジメチル−３−オキソ−１−シクロヘキセンカルバルデヒド（下式〔II〕）の副生が避けられない。この化合物は、沸点が４−オキソイソホロンと非常に近く、４−オキソイソホロンとの分離が困難である。トリエチルアミン等の脂肪族アミンを使用する場合には、上記アルデヒドが生成する選択率は１２％と大きいが、含窒素複素環式塩基、例えばピリジンを使用した場合には約１％と著しく減少する。すなわち、塩基に含窒素複素環式塩基、好ましくはピリジンを用いることにより、４−オキソイソホロンの単離精製が容易になり、経済的に非常に有利である。
したがって、本工程においては、好ましくは含窒素複素環式塩基、さらに好ましくはピリジンを塩基として用いることにより、塩基の酸化分解物により反応系が汚染されることや、副生物の生成などを抑制することができるので有利である。
【００１２】
【化３】
0004138932.tif 000003
【００１３】
塩基の量は、β−イソホロン１００モルに対して０.１〜１,０００モルを用いればよい。好ましくは１〜１００モル、さらに好ましくは２〜５０モルである。０.１モルより少ない場合には酸化反応はほとんど起こらない。また１,０００モルを超える量を加えても反応上問題はないが、特に効果は増大しない。ただし多量に用いて溶媒を兼ねてもよい。
【００１４】
反応温度は０〜２００℃の範囲から選択する。好ましくは２０〜１４０℃、さらに好ましくは３０〜１２０℃である。温度が０℃より低いと、反応が進行し難く、非常に長い時間が必要になる。また２００℃より高いと、β−イソホロンが異性化してイソホロンになったり、多量の重合物が生成して４−オキソイソホロンの収率が低下して好ましくない。
反応形式は回分式または連続流通式のいずれでもよい。工業的には、連続流通式が好ましい。この場合、固定床、移動床、流動床のいずれも採用することができる。
反応時間は特に限定されないが、回分式の場合には通常１分〜１６８時間の範囲から適宜に選択する。
反応圧力は０.１〜１０ＭＰa の範囲である。０.１ＭＰa 未満では反応の進行が遅い。また１０ＭＰa を超える圧力では反応上の問題は特にないが、高圧であり反応器が大規模になるため経済的でない。好ましい反応圧力は０.５〜６ＭＰaであり、さらに好ましくは０.６〜４ＭＰa である。この程度の圧力により、溶媒や反応物の揮発を大幅に減少させることができる。圧力を加えない場合には、酸素含有ガスの吹き込みによって内容物の揮発および同伴が起こるため損失が大きい。
【００１５】
反応終了後、反応液から必要に応じて蒸留、結晶化、再結晶、圧力晶析により高純度の目的生成物を得ることができる。イソホロンは工程（２）の条件では酸化され難いので、イソホロンを含んだ原料を用いた場合には、この段階で回収することができる。回収したイソホロンは工程（１）の原料とすることができる。
【００１６】
工程（３）：
〔４−オキソイソホロンを酸無水物と共に液相で固体酸触媒と接触させ、一般式〔I〕で示される化合物の少なくとも１つを得る工程〕
酸無水物としては無水酢酸、無水ギ酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、無水イソ酪酸、無水吉草酸、無水イソ吉草酸、無水シュウ酸等が例示される。好ましくは無水酢酸を用いる。
共存させる酸無水物の割合は、４−オキソイソホロン１モルに対して２モル以上であればよいが、通常は小過剰に用いる。大過剰に用いる必要はない。以下、無水酢酸の例について説明する。
【００１７】
無水酢酸は反応剤としてのほか、溶媒としての役割を有する。無水酢酸のかわりに酢酸を用いた場合には、無水酢酸と類似した構造にもかかわらず、トリメチルハイドロキノン類の選択率が極めて低い。
【００１８】
トリメチルハイドロキノンの酸化を防ぐために、実質的に酸素が存在しない条件で反応を行うことが好ましい。したがって、反応系内を不活性ガスで置換したり、酸素の侵入を防止するために流通反応系に限らず反応系内に少量の不活性ガスを流すことができる。不活性ガスとしては好ましくは窒素を用いる。
【００１９】
本工程においては、触媒として固体酸触媒を用いる。固体酸触媒としては、酸性イオン交換樹脂、シリカ−アルミナ、アルミナ、シリカ、ゼオライト等の合成系固体酸触媒、酸性白土、活性白土等の天然粘土鉱物等が挙げられる。酸性イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂や弱酸性陽イオン交換樹脂が例示される。ゼオライトを固体酸触媒として用いる場合には、ＨＸ型ゼオライト、ＨＹ型ゼオライトまたは水素ホージャサイト等の水素ゼオライトを含有するものなどが例示される。このほかにリン酸またはリンタングステン酸、ケイタングステン酸もしくはケイモリブデン酸等のヘテロポリ酸などの無機酸を、単独でまたは組み合わせて適宜アルミナ、マグネシア、シリカ、活性炭等の多孔質無機物質に担持させて使用することもできる。
上記の固体酸触媒のうち、触媒の安定性の点では、酸性イオン交換樹脂が好ましく用いられる。さらに好ましくは、強酸性陽イオン交換樹脂である。強酸性陽イオン交換樹脂としては、酸基がスルフォン酸基であって、種々の樹脂骨格、例えば架橋構造のポリスチレン骨格を有するものを用いることができる。市販品としてはオルガノ(株)製、Amberlyst１５Ｅなどを利用することができる。
【００２０】
本工程において固体酸触媒を用いる利点は、プロセスの簡便化と未反応の酸無水物やカルボン酸の回収が容易な点である。ここで触媒として硫酸等を用いた場合と比較する。
硫酸等を用いると、反応後に触媒を除くために水中で中和処理を行なう必要がある。この時に未反応の酸無水物は加水分解によりカルボン酸に変換される。またカルボン酸は水に溶解するので、純粋なカルボン酸を回収するためには追加の工程が必要である。
一方固体酸触媒を用いる場合には、反応後触媒は容易に分離され、水を加えたり中和処理を行う必要はない。水を加えないことによって、未反応の酸無水物は加水分解されずにそのまま酸無水物として回収することができる。また反応液はトリメチルハイドロキノン類と未反応の原料および酸無水物、反応により生成したカルボン酸等の混合物であり、このまま蒸留等で精製することができる。
このように固体酸触媒を用いることにより、処理プロセスは簡単になり、未反応物の回収や生成物の精製が容易であるため、経済的に有利になる。
【００２１】
反応温度は、触媒の種類、触媒と原料の接触時間、原料と媒体との希釈比などに応じて−４０〜３００℃、好ましくは０〜３００℃、さらに好ましくは１０〜１５０℃の範囲から選択することができる。反応温度が３００℃より高くなると、副反応が多くなったり、触媒のコーキングが顕著になり選択率が著しく低下するので好ましくない。また、反応温度が−４０℃より低いと、目的とする反応の速度が低下して経済的に好ましくない。
反応形式は回分式および連続流通式のいずれでもよい。工業的には連続流通式が好ましい。連続流通式の場合には固定床、移動床および流動床のいずれも採用することができる。
反応圧力は、反応相が液相になり得る範囲であれば特に制限はないが、通常は１ＭＰa 以下、好ましくは０.５ＭＰa 以下、さらに好ましくは０.２ＭＰa 以下である。
原料と触媒との接触時間は、回分式および連続流通式のいずれの場合も、１秒〜１００時間、好ましくは１分〜５０時間である。接触時間が１秒より短いと転化率が低下する。また、１００時間より長いと、生成したトリメチルハイドロキノン類が重合するなど副反応が多くなり選択率が低下する。
【００２２】
上記反応における生成物は、前述の通り、例えばトリメチルハイドロキノン、４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートのいずれか、またはこれらの混合物である。混合物の場合における組成は、反応条件により変化する。しかしながら、トリメチルハイドロキノン以外の４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートは、いずれも常法により加水分解すれば容易にトリメチルハイドロキノンに変換される。
【００２３】
反応液から必要に応じて蒸留、結晶化、再結晶、圧力晶析等により高純度の目的生成物を得ることができる。
未反応の４−オキソイソホロンが存在する場合には、蒸留で容易に回収して再利用することができる。４−オキソイソホロンは、次の工程（４）の条件下では実質的に反応しないので、工程（４）ではいわば不活性溶剤として扱うことも可能である。したがって、未反応４−オキソイソホロンは、本工程の反応液から分離せずに次工程へ供給し、工程（４）において加水分解を行った後に回収してもよい。
【００２４】
工程（４）：
〔工程（３）で得た生成物のうち、アシル基を有する化合物を加水分解してトリメチルハイドロキノンを得る工程〕
式〔I〕において、アシル基がアセチル基の場合の例について説明する。この場合の具体的な式〔I〕の化合物は、前記の通り４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノール、４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールおよびトリメチルハイドロキノンジアセテートである。
これらのアシル基を有する化合物を加水分解することにより、容易にトリメチルハイドロキノンが得られる。本工程においては、これらのアシル基を有する化合物を加水分解する際には触媒を用いる。触媒としては酸触媒および塩基触媒のいずれも使用することができる。
【００２５】
酸触媒としては、プロトン酸、ルイス酸、固体酸等が用いられる。プロトン酸としては硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、ギ酸、酢酸等のカルボン酸、アジピン酸等が例示される。特に好ましいものは硫酸である。ルイス酸としては塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素エーテル錯体、塩化鉄、塩化亜鉛等が例示される。また固体酸触媒としてはシリカ−アルミナ、アルミナ、シリカ、ゼオライト等の合成系固体酸触媒、酸性白土、活性白土等の天然粘土鉱物等が挙げられる。ゼオライトを固体酸触媒として用いる場合、ＨＸ型ゼオライト、ＨＹ型ゼオライトまたは水素ホージャサイト等の水素ゼオライトを含有するものを使用することができる。好ましくはＨＹ型ゼオライト、ＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイトまたはＺＳＭ−５等が用いられる。さらにこれらの固体酸触媒にナトリウム、カリウム等のアルカリ金属を担持させることにより、触媒に付着するカーボンを低減することができる。
このほかにリン酸またはリンタングステン酸、ケイタングステン酸もしくはケイモリブデン酸等のヘテロポリ酸などの無機酸を、単独でもしくは組み合わせて、またはこれらを適宜に多孔質無機物質に担持させて使用することもできる。具体的な例としてはアルミナ、マグネシア、シリカ、活性炭等の多孔質無機物質に無機酸を担持させた担持酸触媒が挙げられる。
上記の固体酸触媒のうち、触媒の安定性の点では、合成系固体酸触媒、特にシリカ−アルミナ、ＨＹ型ゼオライト、ＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイトまたはＺＳＭ−５等が好ましく用いられる。
【００２６】
一方、塩基触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の無機塩、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のアルコキシド、トリエチルアミン、ピリジン等のアミン、アンモニア等が例示される。
【００２７】
本工程においては、実質的に酸素が存在しない系内で反応を行わせることにより、加水分解で生成するトリメチルハイドロキノンの酸化を防止することができる。実質的に酸素を存在させないために、不活性ガス、例えば窒素ガスの雰囲気下で行う。加水分解の温度が高い場合には、不活性ガスによる保護の効果が特に大きい。工業的には不活性ガスとしては窒素が好ましい。
【００２８】
反応形式としては回分式でも流通式でもよい。固体酸を触媒に用いることにより、流通式で反応を行うことが容易になる。
流通反応系の媒体としては、一般にスチームが多く用いられる。スチームは安価であり、冷却時凝縮するために、生成物の回収が容易である。
反応温度は、触媒の種類、触媒と原料の接触時間、原料と媒体との希釈比などに応じて０〜６００℃、好ましくは５０〜３００℃、さらに好ましくは１００〜２５０℃の範囲で選択することができる。反応温度が６００℃より高くなると、副反応が多くなったり、触媒のコーキングが顕著になり選択率が著しく低下するので好ましくない。また、反応温度が０℃より低いと、目的とする反応の速度が低下して経済的に好ましくない。
本工程の反応では、触媒を長時間使用するとコーキング等により次第に活性が低下するが、例えば５００℃程度の高温において空気等によりデコーキングを行うことにより、初期の活性を回復させることができる。
流通式の場合、反応圧力は原料または生成物が気相になり得る範囲であれば特に制限はないが、通常は１ＭＰa 以下、好ましくは０.５ＭＰa 以下、さらに好ましくは０.２ＭＰa 以下である。
原料と触媒との接触時間は、気相における流通式の場合、０.００１〜１００秒、好ましくは０.０１〜１０秒、さらに好ましくは０.０５〜５秒である。接触時間が０.００１秒より短いと転化率が低下する。また、１００秒より長いと、生成したトリメチルハイドロキノンが重合するなど副反応が多くなる。回分式の場合には、１０分〜１０時間の範囲である。
【００２９】
流通式の場合、反応器から出たガスを直ちに冷却し液化する。必要に応じ、上記ガスを炭化水素等の吸収液に通して回収してもよい。
反応液から必要に応じて蒸留、分子蒸留、昇華、結晶化、再結晶、圧力晶析等により高純度の目的生成物を得ることができる。結晶化や再結晶の場合には、溶媒としてヘキサンを用いることが好ましい。ヘキサンの使用により高純度で無色の結晶が得られる。
工程（４）の原料が４−オキソイソホロンを含んでいる場合には、ろ液から蒸留により回収することができる。回収した４−オキソイソホロンは、工程（３）の原料として使用することができる。
本発明の方法は、以上の４工程を組み合わせてなるものであり、安価なイソホロンから容易にトリメチルハイドロキノンを製造することができる。
【００３０】
【実施例】
実施例により本発明をさらに説明する。以下に記載の％は重量％を示す。
＜実施例１＞ 工程（１）
２リットルのフラスコにイソホロン１,１０６ｇとアジピン酸７６ｇを入れ、蒸留カラム（３ｍｍのディクソンリング充填、長さ５０ｃｍ）を付けて還流比６０：１で常圧蒸留を行った。流出速度７.６g/h のときには、沸点１８４℃で純度９５％（ガスクロマトグラフィーによる）のβ−イソホロンが得られ、また流出速度１２.１g/h のときには、沸点１８４℃で純度９３％のβ−イソホロンが得られた。
【００３１】
＜実施例２＞ 工程（２）
（実施例２ａ）
β−イソホロン５０.０ｇ、活性炭（クロマトグラフィー用；和光純薬工業(株)製）５.０ｇ、ピリジン１１.１ｇおよびアセトン６３.３ｇを内容積２００ｍｌのオートクレーブに入れた。これを１００℃に加熱し、攪拌しながら吹込管から空気を導入した。空気の流量は大気圧換算で４００ml/min、内圧は３.０ＭＰa になるように調整した。排ガスの酸素濃度を酸素計で測定した。４時間反応後、室温に冷却し、過剰の空気を放出した。反応物をろ過して触媒を除去し、ろ液１２４ｇを得た。これをガスクロマトグラフィー（内標準：イソブチルベンゼン）により分析したところ、β−イソホロンの転化率９９.８％、および４−オキソイソホロンの選択率は７３.８％であった。結果を表１に示す。
【００３２】
（実施例２ｂ）
反応温度を６０℃にした以外は実施例２ａと同様に行なった。結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例２ｃ〜２ｉ）
塩基の種類と量および温度を変えて実施例２ａと同様に行なった。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
0004138932.tif 000004
【００３５】
＜実施例３＞ 工程（３）
（実施例３ａ）
１００ｍｌの三つ口フラスコに、強酸性イオン交換樹脂触媒（商品名：      Amberlyst１５Ｅ、オルガノ(株)製）１ｇ、４−オキソイソホロン１０.２ｇおよび無水酢酸１５.０ｇを加え、窒素雰囲気下、反応温度 ５０℃および大気圧下で７.５時間攪拌しつつ反応を行った。反応物を冷却し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、原料の転化率は９３.９％およびトリメチルハイドロキノン類の選択率は９０.０％であった。ガスクロマトグラフィーにおける保持時間およびマススペクトルの結果を、別途合成した標準試料と比較することにより、生成物はトリメチルハイドロキノンジアセテートであることを同定した。結果を表２に示す。
【００３６】
（実施例３ｂ、３ｃ）
反応温度と無水酢酸の量以外は実施例１と同様に反応を行なった。結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
0004138932.tif 000005
【００３８】
＜実施例４＞ 工程（４）
（実施例４ａ）
トリメチルハイドロキノンジアセテート８.６４％、４−アセトキシ−２,３,６−トリメチルフェノールと４−アセトキシ−２,３,５−トリメチルフェノールとの合計量６.２４％、および４−オキソイソホロン７５.７％を含む原料１０.０ｇを５００ｍｌのフラスコに入れ窒素置換を行った。これに水５０.０ｇ、９７％硫酸１.０ｇおよび酢酸１１.３ｇを加え、１００℃、大気圧下で２時間攪拌した。反応液を室温まで冷却し、ヘキサン３０ｍｌを加え、析出した結晶をろ過し、トリメチルハイドロキノン０.９４１ｇを得た（収率９０.０％）。この結晶をガスクロマトグラフィーにより分析したところ、純度は１００％であった。結晶がトリメチルハイドロキノンであることは、ガスクロマトグラフィーにおける保持時間、ＩＲ吸収およびＭＳ分析の結果が標準試料と一致することにより確認した。
【００３９】
（実施例４ｂ）
シリカ−アルミナ触媒（商品名：Ｎ６３３Ｌ、日揮化学(株)製）の粒径を１６〜２０メッシュに調整し、その１５ｍｌを内径１２ｍｍ、長さ１ｍのステンレス鋼管に充填した。系内を窒素置換した後、トリメチルハイドロキノンジアセテートの３３重量％トルエン溶液１０.５ｇを１０.５ml/h の流量で、また水を３０  ml/h の流量で、それぞれ予熱管を経由して触媒層に通し、反応温度２００℃、大気圧下で反応を行った（触媒との接触時間０.５秒）。反応物を冷却し、ガスクロマトグラフィーにより分析したところ、原料の転化率は１００％、およびトリメチルハイドロキノンの選択率は９５％であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明により、高価なフェノール系原料を用いることなく、安価な原料から簡単かつ少ない工程によって、ビタミンＥ合成の原料として有用なトリメチルハイドロキノンを高収率で安価に製造することが可能になった。また、廃触媒の廃棄等に関する問題を生ずることなくトリメチルハイドロキノンを容易に製造することができる。