CS200351B1 - Process for preparing bisphenols - Google Patents

Process for preparing bisphenols Download PDF

Info

Publication number
CS200351B1
CS200351B1 CS755577A CS755577A CS200351B1 CS 200351 B1 CS200351 B1 CS 200351B1 CS 755577 A CS755577 A CS 755577A CS 755577 A CS755577 A CS 755577A CS 200351 B1 CS200351 B1 CS 200351B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
ion exchange
catalyst
condensation
polymer
bisphenols
Prior art date
Application number
CS755577A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Karel Jerabek
Ludvik Beranek
Karel Setinek
Vaclav Ceska
Lubomir Prochazka
Josef Stejber
Max Cervinka
Jan Seifert
Original Assignee
Karel Jerabek
Ludvik Beranek
Karel Setinek
Vaclav Ceska
Lubomir Prochazka
Josef Stejber
Max Cervinka
Jan Seifert
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karel Jerabek, Ludvik Beranek, Karel Setinek, Vaclav Ceska, Lubomir Prochazka, Josef Stejber, Max Cervinka, Jan Seifert filed Critical Karel Jerabek
Priority to CS755577A priority Critical patent/CS200351B1/en
Publication of CS200351B1 publication Critical patent/CS200351B1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu přípravy bisfenolů kondenzací fenolů a ketonů za katalýzy iontoměničovou pryskyřicí se speciální strukturou polymerní hmoty, která zabezpečuje vysokou rychlost průběhu kondenzace.The invention relates to a process for the preparation of bisphenols by condensation of phenols and ketones under cation exchange with a special polymeric material structure which ensures a high rate of condensation.

Jako katalyzátory pro přípravu bisfenolů kondenzací fenolů a ketonů se s výhodou používají silně kyselé katexy. Tak např. podle US patentů 3 049 568, 3 394 089 a 3 760 006 se používají silně kyselé katexy, většinou za přítomnosti promotorů obsahujících merkaptoskupinu vázaných různým způsobem na ionex. Druh ionexů, který má být použit jako katalyzátor, bývá specifikován pouze jako silně kyselý, bez zvláštního zřetele k charakteru jeho polymerního skeletu. Přesto však právě volba určitého typu polymerního skeletu je pro aktivitu ionexového katalyzátoru v procesu přípravy bisfenolů kondenzací fenolů -a ketonů velmi důležitá. Reinicker a Gates například udávají, že ionex Dowex 50W X-4, což je poměrně málo zesítěný katex obsahující 4 % divinylbenzenu, je dobrým katalyzátorem syntézy 4,4-(l-methylidene)bisfenolu z fenolu a acetonu. Naproti tomu výše zes'ítěný ionex stejného typu Dowex 50W X-8, obsahující 8 % divinylbenzenu, byl pro tuto reakci katalyticky neaktivní. Je tedy vidět, že důležitou vlastností polymerního skeletu ionexových katalyzátorů pro přípravu bisfenolů je nízké zesítění. Nízko zesítěné ionexy značně botnají a to umožňuje dostatečně rychlý transport reagujících látek a produktů mezi aktivními skupinami a povrchem částic ionexů. To je zvláště důležité, jestliže se reakce zúčastňují molekuly větších rozměrů, jako jé tomu právě u syntézy bisfenolů. V důsledku velkých změn objemu mezi nezbotnalým a zbotnalým stavem v reakčním pro200 351Strongly acidic cation exchangers are preferably used as catalysts for the preparation of bisphenols by condensation of phenols and ketones. For example, strongly acid cation exchangers are used according to U.S. Pat. Nos. 3,049,568, 3,394,089 and 3,760,006, mostly in the presence of promoters containing a mercapto group bound in various ways to an ion exchange resin. The type of ion exchange resin to be used as a catalyst is specified only as strongly acidic, with no particular regard to the nature of its polymer backbone. However, the choice of a certain type of polymer backbone is very important for the activity of the ion exchange catalyst in the bisphenol preparation process by the condensation of phenols and ketones. For example, Reinicker and Gates report that Dowex 50W X-4, a relatively low crosslinked cation exchange resin containing 4% divinylbenzene, is a good catalyst for the synthesis of 4,4- (1-methylidene) bisphenol from phenol and acetone. In contrast, the above crosslinked ion exchanger of the same type Dowex 50W X-8, containing 8% divinylbenzene, was catalytically inactive for this reaction. Thus, it is seen that an important property of the polymer backbone of ion exchange catalysts for the preparation of bisphenols is low crosslinking. Low cross-linked ion exchangers swell considerably, and this allows a sufficiently rapid transport of reactants and products between the active groups and the surface of the ion exchange particles. This is particularly important when larger-sized molecules are involved, as is the case with bisphenol synthesis. Due to large volume changes between the swollen state and the swollen state in the reaction pro2001

200 351 středí dochází u těchto iontoměničů ke vzniku mechanických pnutí a praskání částic ionexů. Snadná deformovatelnost částic ionexů spolu se změnami v jeho granulometrickém složení může mít za následek zvyšování tlakového spádu přes lože katalyzátoru, popřípadě i jeho úplné ucpání .200 351 centers cause mechanical stresses and cracking of ion exchange particles. The easy deformability of the ion exchange particles together with changes in its granulometric composition may result in an increase in the pressure drop across the catalyst bed, possibly even its complete clogging.

Mohlo by se zdát, že tyto potíže lze vyřešit použitím tak zvaných makroretikulárních ionexů, jako katalyzátoru, u kterých je styk s aktivními skupinami uvnitř zrn ionexů usnadňován porézní strukturou jejich polvmerního skeletu. Tyto ionexy mají dosti vysoký stupeň ze sítění, obsah divinylbenzenu u běžně dodávaných ionexů tohoto typu bývá 15 až 25 %. Tak rigidní polymerní skelet je potřeba proto, aby se porézní struktura udržela i po zavedení aktivních skupin. Lze však výpočtem dokázat, že póry u komerčních makroretikulárních ionexů o vIt would appear that these problems can be solved by the use of so-called macroreticular ion exchangers as a catalyst in which contact with the active groups within the ion exchange grains is facilitated by the porous structure of their half-dimensional skeleton. These ion exchangers have a fairly high degree of crosslinking, and the divinylbenzene content of commercially available ion exchangers of this type is 15 to 25%. Such a rigid polymer backbone is needed to maintain the porous structure even after the introduction of the active groups. However, it can be calculated by calculating that the pores of commercial macroreticular ion exchangers

specifickém povrchu 20 až 50 m /g zpřístupňují přímo nejvýše asi 2 až 5 % aktivních skupin.specific surface areas of 20 to 50 m / g provide up to about 2 to 5% of the active groups directly.

K ostatním je možný přístup prostřednictvím zbotnání polymerní hmoty. Bude ukázáno na příkladech, že tyto ionexy nejsou nejvhodnějšími katalyzátory syntézy bisfenolů.Access to others is possible through the swelling of the polymer mass. It will be shown by examples that these ion exchangers are not the most suitable bisphenol synthesis catalysts.

Podstatou vynálezu je způsob přípravy bisfenolů kondenzací fenolů s ketony, při němž se kondenzace provádí v přítomnosti ionexového katalyzátoru, jehož polymerní skelet je tvořen kopolymerem styrenu s divinylbenzenem, s případnou příměsí etylvlnylbenzenu, v němž divinylbenzen, jako zesítující složka, je heterogenně rozložen v objemu zrn ionexového katalyzátoru přídavkem rozpustidel typu alifatických uhlovodíků s 5 až 13 atomy uhlíku, mastných kyselin s 15 až 20 atomy uhlíku, aromatických uhlovodíků s 6 až 9 atomy uhlíku, alifatických halogenovaných uhlovodíků s 1 až 4 atomy uhlíku a halogenovaných derivátů benzenu nebo jejich směsí a/nebo přísadou látek působících přenos řetězce jako tetrachlormetanu nebo alkylmerkaptanu s 4 až 14 atomy uhlíku, které mohou být do polymerační směsi přidány již na počátku nebo až v průběhu polymerace.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for preparing bisphenols by condensation of phenols with ketones, wherein the condensation is carried out in the presence of an ion exchange catalyst whose polymeric skeleton is a styrene-divinylbenzene copolymer with optional ethylvinylbenzene. of the ion exchange catalyst by the addition of solvents of the C 5 -C 13 aliphatic hydrocarbon type, the C 15 -C 20 fatty acids, the C 6 -C 9 aromatic hydrocarbons, the C 1 -C 4 aliphatic halogenated hydrocarbons and the halogenated benzene derivatives or mixtures thereof and / or by the addition of chain transfer agents such as carbon tetrachloride or C 4 -C 14 alkyl mercaptan, which may be added to the polymerization mixture at the beginning or during the polymerization.

Je známo, že při kopolymerací styrenu a divinylbenzenu vzniká, vlivem vyšší polymerační rychlosti divinylbenzenu, na počátku reakce polymer s vyšším zesítěním než na jejím konci (brit. pat. 1 292 226). Při přípravě běžných typů ionexů je však vlivem vzájemného prorůstáni polymerních klubek tento efekt do značné míry stírán. Přídavkem vhodných rozpouštědel do polymerační směsi však lze jednotlivá polymerní klubka během jejich růstu od sebe separovat. K tomuto účelu jsou vhodná rozpouštědla, která jsou misitelná s monomery, ale ve kterých vznikající polymer nebotná, např. alifatické uhlovodíky nebo mastné kyseliny.It is known that in the copolymerization of styrene and divinylbenzene, due to the higher polymerization rate of divinylbenzene, a polymer with higher crosslinking than at its end is formed at the beginning of the reaction (British Pat. 1,292,226). However, this effect is largely obscured by the intergrowth of polymer coils when preparing conventional ion exchange resins. However, by adding suitable solvents to the polymerization mixture, the individual polymer coils can be separated from each other as they grow. Solvents which are miscible with monomers but in which the polymer formed does not swell, for example aliphatic hydrocarbons or fatty acids, are suitable for this purpose.

Permeabilitu polymerniho skeletu lze dále zvýšit bráněním vzájemnému propletení polymer nich řetězců během jejich růstu. K tomuto účelu je vhodné přidat do polymerační směsi rozpou štědla, ve kterých vznikající polymer botná, např. aromatické nebo halogenované uhlovodíky nebo jiné vhodné solventy. Tyto přísady solvatují rostoucí polymerní řetězce, separují je od sebe a tak brání jejich vzájemnému proplétání.The permeability of the polymer backbone can be further increased by preventing interweaving of the polymer chains during their growth. For this purpose, it is appropriate to add to the polymerization mixture solvents in which the resulting polymer swells, for example aromatic or halogenated hydrocarbons or other suitable solvents. These additives solvate the growing polymer chains, separate them from each other and thus prevent their interweaving.

Třetí možností příznivého ovlivnění polymerní struktury ionexového katalyzátoru pro syn tézu bisfenolů je využití jevu známého v makromolekulární chemii jako efekt přenosu řetězce. Nazývá se tak účinek určitých přísad do polymerační směsi, např. tetrachlormetanu nebo merkaptanů, které způsobují zastavení vývinu již rostoucího řetězce a ve stejném okamžiku iniciují počátek růstu řetězce nového. Dosáhne se tím zvýšení výskytu kratších polymerních řetězců vyrůstajících 2e základního polymerniho skeletu, u nichž byl růst přerušen dříve nežA third possibility of favorably affecting the polymer structure of the ion exchange catalyst for bisphenol synthesis is to use a phenomenon known in macromolecular chemistry as a chain transfer effect. This is called the effect of certain additives in the polymerization mixture, such as carbon tetrachloride or mercaptans, which stop the development of an already growing chain and at the same time initiate the start of growth of a new chain. This results in an increase in the occurrence of shorter polymer chains growing 2e of the basic polymer backbone in which growth was interrupted before

200 351 mohl být volný konec zabudován do dalšího polymerního řetězce. Přísady způsobující tento efekt mohou být přidány do polymerační směsi již na počátku nebo také až v průběhu kopolymerace .200,351, the free end could be incorporated into another polymer chain. The additives causing this effect can be added to the polymerization mixture at the beginning or also during the copolymerization.

Všechny výše popsané způsoby ovlivnění polymerní struktury ionexového katalyzátoru syntézy bisfenolů mohou být použity samostatně i v různých kombinacích.All of the above-described methods for affecting the polymer structure of the ion exchange bisphenol synthesis catalyst can be used alone or in various combinations.

Při navrhovaném postupu syntézy bisfenolů s ionexovým katalyzátorem majícím optimalizovanou strukturu polymerního skeletu je vhodné využít již zmíněného příznivého účinku přísad sirných sloučenin at již rozpuštěných v reakční směsi nebo vhodným způsobem vázaných na ionexový katalyzátor.In the proposed process for the synthesis of bisphenols with an ion exchange catalyst having an optimized polymer backbone structure, it is desirable to take advantage of the aforementioned beneficial effect of sulfur compound additives whether already dissolved in the reaction mixture or bound appropriately to the ion exchange catalyst.

V dalším jsou uvedeny příklady syntézy bisfenolů ocrtie tohoto postupu s použitím ionexov vých katalyzátorů s optimalizovanou strukturou polymerního skeletu a pro porovnání i s použitím běžných komerčních typů ionexů.Below are examples of synthesis of bisphenols of ocrtia of this process using ion exchange catalysts with optimized structure of the polymer backbone and, for comparison, using conventional commercial ion exchange types.

Příklady provedeníExamples

Běžným postupem suspenzní polymerace byly připraveny vzorky polymerních skeletů vycházející z těchto složení základních polymeračních směsí:Polymer skeleton samples were prepared according to the conventional suspension polymerization procedure based on the following compositions of the basic polymerization mixtures:

a) 85,6 g styrenu, 16,8 g divínylbenzenu (61,5 * účinné složky) a 78,5 g technického benzinu frakce o teplotě varu 80 až 95 °C(a) 85,6 g of styrene, 16,8 g of divinyllbenzene (61,5% of active ingredient) and 78,5 g of technical naphtha of the boiling point 80 to 95 ° C

b) 169 g styrenu, 15 g divínylbenzenu (61,7 ϊ), 140 g benzinové frakce o teplotě varu 150 až 175 °C a 76 g toluenu(b) 169 g of styrene, 15 g of divinyllbenzene (61,7 ϊ), 140 g of the gasoline fraction boiling at 150 to 175 ° C and 76 g of toluene

c) 194,7 g styrenu, 21,3 g divínylbenzenu (61,7 %), 60 g stearínu a 24 g toluenuc) 194.7 g styrene, 21.3 g divinyllbenzene (61.7%), 60 g stearin and 24 g toluene

d) 89 g styrenu, 8,5 g divínylbenzenu (61,7 %), 25 g benzinové frakce o teplotě varu 70 až 110 °C a 10 g tetrachlormetanu.(d) 89 g of styrene, 8,5 g of divinyllbenzene (61,7%), 25 g of the gasoline fraction boiling at 70 to 110 ° C and 10 g of carbon tetrachloride.

Všechny polymery byly po odstranění inertních složek a usušení zbotnány dichloretanem a sulfonovány kyselinou sírovou. Výsledné katexy měly výměnnou kapacitu 4,97 až 5,20 mval/g.After removal of the inert components and drying, all polymers were swelled with dichloroethane and sulfonated with sulfuric acid. The resulting cation exchangers had an exchange capacity of 4.97 to 5.20 mval / g.

Syntéza jednoho z bisfenolů, Dianu, z fenolu a acetonu byla prováděna v laboratorním průtokovém reaktoru při teplotě 70 °C. Do reaktoru byla nastřikována směs fenolu a acetonu v molárním poměru 8 : 1 s přísadou 0,5 % hmot. etvlmerkaptanu. Analýza výstupní směsi byla prováděna vysoce účinnou kapalinovou chromatografií a výsledky byly vyjadřovány v procentech konverze acetonu. Výsledky jsou uvedeny v tabulce.The synthesis of one of the bisphenols, Diana, phenol and acetone was carried out in a laboratory flow reactor at 70 ° C. A mixture of phenol and acetone in a molar ratio of 8: 1 with 0.5% wt. etvlmerkaptanu. The analysis of the output mixture was performed by high performance liquid chromatography and the results were expressed as percent acetone conversion. The results are shown in the table.

TABULKATABLE

Porovnání výsledků syntézy dianu s použitím různých ionexových katalyzátorů.Comparison of the results of dianu synthesis using different ion exchange catalysts.

Teplota 70 °C, molární poměr fenolu a acetonu 8 : 1, 0,5 % hmot. etylmerkaptanu 70 ° C, phenol: acetone molar ratio 8: 1, 0.5 wt. ethylmercaptan Katalyzátor Catalyst Zatížení katalyzátoru g reakč.směsi/g katal.h Catalyst load g reaction mixture / g cat.h Konverze acetonu % Acetone conversion % Vzorek a) Sample (a) 8 8 34 34 4,5 4,5 39 39 2,5 2.5 51 51 Vzorek b) Sample b) 9,4 9.4 54 54 4,4 4.4 65 65 3,7 3.7 75 75 Vzorek c) Sample c) 8 8 42 42

200 351200 351

4,5 2,7 4,5 2.7 46,5 54 46.5 54 Vzorek d) Sample d) 9,6 9.6 58 58 5,6 5.6 61 61 Wofatit Y-37 Wofatit Y-37 8,7 8.7 22 22nd 4,4 4.4 25 25 2,7 2.7 33 33 Amberlyst 15 Amberlyst 15 9,6 9.6 24 24 4,9 4.9 45 45 Ostion KS Ostion KS 8,6 8.6 29 29 4,4 4.4 40 40 3,2 3.2 48 48

Všechny testované ionexy měly v reakčním prostředí zhruba stejný objem lože katalyzátoru.All ion exchangers tested had about the same catalyst bed volume in the reaction medium.

Z porovnání hodnot uvedenýoh v tabulce je vidět, že při syntéze bisfenolů prováděné podle tohoto vynálezu s použitím katalyzátorů s optimalizovanou strukturou polymerního skeletu (vzorky a až d) lze za jinak stejných podmínek dosáhnout výrazně vyšších konverzí než při použití komerčních katalyzátorů jak makroretikulárního (Wofatit Y-37, Amberlyst 15), tak i standardního typu (Ostion KS).Comparing the values shown in the table, it can be seen that in the bisphenol synthesis carried out according to the invention using catalysts with optimized structure of the polymer backbone (samples a to d), significantly higher conversions can be achieved under otherwise identical conditions than using commercial catalysts as macroreticular -37, Amberlyst 15), and the standard type (Ostion KS).

Claims (1)

Způsob přípravy bisfenolů kondenzací fenolů s ketony, vyznačený tím, že kondenzace se provádí v přítomnosti ionexového katalyzátoru, jehož polymerní skelet je tvořen kopolymerem styrenu s dlvinylbenzenem, s případnou příměsí etylvlnylbenzenu, v němž divinylbenzen, jako zesilující složka, je heterogenně rozložen v objemu zrn ionexového katalyzátoru přídavkem rozpustidel typu alifatických uhlovodíků s 5 až 13 atomy uhlíku, mastných kyselin s 15 až 20 atomy uhlíku, aromatických uhlovodíků s 6 až 9 atomy uhlíku, alifatických halogenovaných uhlovodíků s 1 až 4 atomy uhlíku a halogenovaných derivátů benzenu nebo jejich směsí a/nebo přísadou látek působících přenos řetězce, jako tetrachlormetanu nebo alkylmerkaptanů s 4 až 14 atomy uhlíku, které mohou být do polymerační směsi přidány již na počátku nebo až v průběhu polymerace.Process for the preparation of bisphenols by condensation of phenols with ketones, characterized in that the condensation is carried out in the presence of an ion exchange catalyst whose polymeric skeleton consists of a copolymer of styrene with dlvinylbenzene, optionally admixed with ethylvinylbenzene. catalyst by adding solvents of the C 5 -C 13 aliphatic hydrocarbon type, C 15 -C 20 fatty acids, C 6 -C 9 aromatic hydrocarbons, C 1 -C 4 aliphatic halogenated hydrocarbons and halogenated benzene derivatives or mixtures thereof and / or by adding chain transfer agents such as carbon tetrachloride or C 4 -C 14 alkyl mercaptans, which can be added to the polymerization mixture at the beginning or during the polymerization.
CS755577A 1977-11-16 1977-11-16 Process for preparing bisphenols CS200351B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS755577A CS200351B1 (en) 1977-11-16 1977-11-16 Process for preparing bisphenols

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS755577A CS200351B1 (en) 1977-11-16 1977-11-16 Process for preparing bisphenols

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS200351B1 true CS200351B1 (en) 1980-09-15

Family

ID=5424923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS755577A CS200351B1 (en) 1977-11-16 1977-11-16 Process for preparing bisphenols

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS200351B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4369293A (en) Catalyst for the preparation of bisphenols
US2861045A (en) Catalytic metal-modified resin
JP3742440B2 (en) Method for producing high purity bisphenols
EP0682004A1 (en) Method for extending the activity of acidic ion exchange catalysts
DE4227520A1 (en) Process for the preparation of bisphenols
PL207645B1 (en) Method of obtaining ketones and sulphonated ion-exchange resin composition associated with that method
TW200301159A (en) Catalyst for producing bisphenol A and method of using the same
EP2507343A1 (en) Method for increasing color quality and stability of fuel field of the invention
US4207398A (en) Process for preparing physically stable quaternary ammonium anion exchange resins by chloromethylation and amination in the absence of additional organic solvent
US6235802B1 (en) High surface area adsorbents and method of preparation
CS200351B1 (en) Process for preparing bisphenols
EP1201303A1 (en) Cationic exchange resin
US3352800A (en) Porous synthetic ion exchange catalysts and preparation thereof
CA1067649A (en) Process for the preparation of anion exchangers
US4319015A (en) Synthetic resins based on crosslinked copolymers of monovinyl and polyvinyl compounds
KR890001758B1 (en) Method for preparing cation exchange resin
EP2564926B1 (en) Improved shell functionalized ion exchange resins
JPH074532B2 (en) Sulfonic acid type cation exchange resin for catalysts
KR930007869A (en) Isoalkane-olefin alkylation method
SU1703173A1 (en) Method for preparation zeolite-containing catalyst for hydroizomerization n-rentane and light benzine fractions
RU2163507C2 (en) Method of preparing heat-resistant catalysts and method of carrying out acid-catalyzed reactions
US20130053458A1 (en) Shell Functionalized ion Exchange Resins
EP1385809A1 (en) Regeneration of catalysts used in the manufacture of bisphenols
JP2001348349A (en) Method for producing bisphenol A and catalyst
CS261026B1 (en) lonex catalyst for the production of aliphatic ethers and a process for its preparation