[发明专利]芳香族多元羧酸的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造芳香族多元羧酸的方法，该方法利用分子态氧对具有多个烷基的芳香族化合物(芳烃化合物等)进行催化氧化，从而制造芳香族多元羧酸。

背景技术

作为利用分子态氧对烷基苯进行催化氧化从而制造芳香族多元羧酸的方法，已经有多种方法。例如，美国专利第5041633号说明书(专利文献1)公开了如下方法：在包含C_2-6一元羧酸和水的溶剂中，在包含钴、锰及溴成分(HBr、NaBr等)的氧化催化剂存在下，对具有至少3个可被氧化的取代基的芳香族化合物(均四甲苯等)进行加热，从而制造芳香族多元羧酸，在该方法中，在于93～199℃进行反应后，添加水并同时升温至少14℃，在176～249℃进行反应，从而制造芳香族多元羧酸。在该文献中还记载了使用锆作为催化剂的实例。另外，在该文献中还记载了：可以减少上述催化剂的金属成分的失活及析出。但是，就该方法而言，由于使用溴成分作为催化剂，需要添加过量的水，因此在反应装置中必须使用耐腐蚀性材料。

日本特开2002-308805号公报(专利文献2)中公开了如下方法：使用具有N-羟基骨架的环状酰亚胺化合物作为催化剂，在酸酐存在下，利用氧对具有多个烷基的芳香族化合物进行氧化，从而制造相应的芳香族多元羧酸或芳香族多元羧酸酐。在该文献中还记载了下述内容：使用上述催化剂、并使用钴和锰作为助催化剂，在乙酸酐中利用氧氧化均四甲苯，来获得均苯四甲酸或其酸酐；以及，通过使用酸酐，来防止催化剂的失活(金属助催化剂与芳香族多元羧酸形成络盐而导致催化剂失活)。日本特开2006-273793号公报(专利文献3)中公开了如下方法：使用具有N-羟基骨架的环状酰基脲化合物作为催化剂，边除去反应体系中的水边利用氧氧化基质的方法。在该文献中还记载了下述内容：添加脱水剂(乙酸酐等)，由具有3个以上烷基的芳香族化合物高收率地获得芳香族多元羧酸。但是，就该方法而言，需要化学计量以上的脱水剂。

因此，要求一种无需添加卤素及酸酐(脱水剂)，通过利用氧的催化氧化反应即能够以单一的步骤(一步合成)简单地合成芳香族多元羧酸的方法。

WO 2002/040154(专利文献4)中记载了下述内容：如果逐步地向反应体系内添加作为催化剂的环状酰亚胺化合物，则大多情况下能够以更高的转化率、选择率获得目标化合物；利用氧及氮的混合气体将作为催化剂的环状酰亚胺化合物、作为助催化剂的钴和锰、均四甲苯以及乙酸的混合液加压到4MPa(表压)，并在100℃搅拌1小时，然后在150℃搅拌3小时，则会得到收率为53％左右的均苯四甲酸、收率为26％的甲基三羧基苯。但是，就该方法而言，会残留大量的氧化反应的中间产物即甲基三羧基苯，因此很难以高收率获得目标化合物均苯四甲酸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5041633号说明书(权利要求书，发明目的栏)

专利文献2：日本特开2002-308805号公报(权利要求书，实施例)

专利文献3：日本特开2006-273793号公报(权利要求书，[0128]段)

专利文献4：WO 2002/040154(第22页36行～38行，实施例10)

发明内容

发明要解决的问题

因此，本发明的目的在于提供一种可以降低中间产物(烷基取代的芳香族羧酸)的残留量，并可以以高收率制造芳香族多元羧酸的方法。

本发明其它的目的在于提供一种可以通过1个反应步骤(一步合成法)简便且高效地制造芳香族多元羧酸的方法。

本发明的另一目的在于提供一种无需添加卤素及酸酐(脱水剂)，通过利用氧的催化氧化反应即可高效地制造芳香族多元羧酸的方法。

本发明的另一目的在于提供一种提高芳香族多元羧酸的选择率的方法。

解决问题的方法

本发明人等为了解决上述问题进行了深入的研究，结果发现：在上述专利文献4的方法(在过渡金属助催化剂和具有环状亚氨基单元的催化剂存在下，利用氧对均四甲苯等具有多个烷基的芳香族化合物(基质)进行氧化的方法)中，在比传统反应温度更低的低温下进行反应时，无需添加卤素和脱水剂等，即可抑制均苯四甲酸等最终氧化物与过渡金属助催化剂之间形成盐；通过连续供给催化剂和氧，并同时通过低温反应使最终氧化物达到一定的生成比例后，升温，在高温下进一步进行反应，由此可通过一步反应以高收率获得最终氧化物；就上述这样的反应体系而言，特定的金属助催化剂体系是有用的。本发明基于上述见解而完成。