일반기술

하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화 방법

본 발명은 하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화 방법에 관한 것으로서, 산성도와 동공의 크기가 적절히 선택/조절된 다공성 고체산 촉매상에서 올레핀이나 알코올을 이용하여 80∼200℃ 및 1∼20 기압의 조건하에서 하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화를 수행하여 기존의 균일 촉매계에 의한 액상 알킬화 반응이 갖는 단점을 극복하고, 높은 선택도와 전환율로 하이드록시화 방향족 화합물을 알킬화하는 방법에 관한 것이다.하이드록시 방향족 알킬화 유도체는 산화방지제, 합성수지, 중합금지제, 필름 현상액, 표면활성제, 향료, 농약이나 의약품의 중간체로서 다양한 정밀화학 제품으로 활용되어지고 있다.하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화 유도체 제조 기술은 실제로 촉매의 성질과 반응물의 종류, 반응조건 등에 따라서 다양한 이성체가 부산물로 함께 생성되므로 원하는 알킬화 유도체를 선택적으로 제조하기는 쉽지 않다.본 발명에서는 상기 종래의 기술과 비교하여 선택성과 전환율이 우수한 하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화 유도체 제조방법을 개발하고자 노력하였고, 그 결과 수 많은 공지의 다공성 촉매 중에서도 특정의 산성도와 동공의 크기 및 구조를 갖는 고체산 촉매를 이용하여 적절한 알킬화 시약과 반응시켜 선택도와 전환율이 우수한 하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화방법을 개발하였다.본 발명은 선택도와 전환율이 우수한 하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화 방법을 제공한다.본 발명은 선택도와 전환율이 우수한 하이드록시화 방향족 화합물의 알킬화 방법을 제공한다.카테콜(1,2-디하이드록시 벤젠)에 3차 부틸기를 도입하기 위하여 알킬화 시약으로 3차 부틸 알코올이나 이소부틸렌을 반응시켜 얻어지는 생성물은 4-TBC, 3-TBC 및 3,5-DTBC 이다. 본 발명에서는 동공의 크기, 형상 및 산성도의 세기가 적절히 조절/선택된 제올라이트 촉매를 사용함과 동시에 반응온도, 반응물의 몰 비, 유속 등의 반응인자를 최적화시킴으로써 하이드록시화 방향족화합물 전환율과 그의 파라-이성체 선택도를 기존의 알킬화 유도체 제조기술에 비교하여 크게 개선시킬 수 있었다. 상기 표의 결과에 의하면 USHY, HBEA는 이소부틸렌으로 카테콜을 알킬화 시켰을 때 81.0∼91.4%의 카테콜 전환율과 84.9∼96%의 4-TBC에 대한 선택도를 보이는 반면 HY, NaZSM-5, DAYF63은 69.4∼100%의 4-TBC에 대하여 우수한 선택도를 보이지만, 0.8-19.8%의 저조한 전환율을 보이고 있다. 한편 3차 부탄올로 카테콜을 알킬화 시켰을 때는 좀 더 우수한 활성도를 보이는데 90.8∼93.0%의 카테콜 전환율과 82.5∼84.8%의 4-TBC 선택도를 보이는 반면 양성자 대신 염기성인 나트륨이온 등을 이온교환시킴으로 산 자리수(number of acid sites)가 감소된 촉매(예, NaHZSM-5)나 산성 성질을 갖지 않으며 균일한 크기의 동공을 갖지 않는 γ-Al2O3 등은 4-TBC 선택도는 크게 감소하지 않으나 카테콜 전환율이 월등히 낮다. 또한 생성된 3-TBC와 3,5-DTBC 선택도의 상대적인 비율을 고려하면, 이소부틸렌을 알킬화 시약으로 사용할 때 3.5-DTBC가 3-TBC에 비하여 더 많이 생성되는 반면, 3차 부탄올을 알킬화 시약으로 사용하면 반대 경향을 보이는 것이 특징이다. 페놀의 경우에서도 전환율과 파라-이성체(4-TBP)의 선택도가 매우 우수한 결과를 보여준다.