メチルアルコールまたは水共存下におけるアルキル芳香族類のヒドロ脱アルキル化反応

• 研究課題/領域番号: 05453128
• 研究種目: 一般研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 有機工業化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 伊藤 博徳 北海道大学, 工学部, 教授 (70001287)
• 研究分担者: 福原 彊 北海道大学, 工学部, 助手 (50238507) ; 米田 徳彦 北海道大学, 工学部, 教授 (50001219)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円); 1995年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 1994年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 1993年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
• キーワード: 熱分解 / 脱アルキル化 / メタノール分解水素 / アルキルベンゼン / アルキルフェノール

研究概要

水素気流下でメタノール共存の有無におけるアルキルベンゼン、アルキルフェノールの熱的水素化脱アルキル化反応を行った。アルキルベンゼン、アルキルフェノールのメタノール溶液を850℃の反応管に1時間送入した。メタノールが共存する場合、メタノールがない場合に比べて、ベンゼンの収率が高くなり、重縮合物と炭素の生成が抑制された。エチルベンゼンの反応に比較して、キシレンの反応では、トルエンの収率が多少高く、ベンゼンの収率が低い。C_2-側鎖またはC_2-フラグメントは重縮合生成物の生成に重要な役割を果たすと考えられる。クレゾール、エチルフェノールの反応を行ったが、何れの場合もベンゼンが最多の生成物であった。脱アルキル化と同時に脱ヒドロキシル化反応も起こる。水素気流下、メタノールを共存させると、メタノールを共存させない場合よりも、o-クレゾール、o-エチルフェノールの反応では、ベンゼン収率が向上し、m-クレゾール、m-エチルフェノールの反応では、ベンゼンの収率が減少し、トルエンの収率が増加した。
重水素置換トルエンをメタノール共存下で反応させ、反応機構を検討した。反応後重水素を含まないベンゼン、重水素が1〜5個有するトルエンが検出された。トルエンの熱分解で発生したベンジルラジカルが、メタノールの分解水素ラジカルと反応して、フェニルラジカルを形成し、トルエンから水素を引き抜くか、または水素と反応してベンゼンを生成すると考えられる。水共存下反応では、水の分解が起こらないので、反応は加速されなかった。触媒の使用が必要と思われる。
水素気流下でメタノール共存下の熱的脱アルキル化と脱ヒドロキシル化反応がアルキルベンゼン、アルキルフェノールの反応により確認できた。アルキル基の構造により生成物が若干異なる。
適切な触媒を用いると、反応温度の低下、重縮合生成物の低減できることが期待できる。