JP2001335522A - ビスフェノールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
変性されたスルホン酸型陽イオン交換樹脂の活性の経時
低下を抑制する。 【解決手段】アルキル基の炭素数が1〜4のω−メルカ
プトアルキルピリジンまたはこれとケトンとの縮合物に
より部分変性したスルホン酸型陽イオン交換樹脂触媒の
存在下、フェノール類とケトンを反応させてビスフェノ
ールを製造する方法において、触媒として、スルホン酸
基の12〜40モル%がω−メルカプトアルキルピリジ
ンまたはこれとケトンとの縮合物により変性されたスル
ホン酸型陽イオン交換樹脂を使用することを特徴とする
ビスフェノールの製造方法。
Description
ンからビスフェノールを製造する方法に関する。詳しく
は、触媒寿命を高められた変性陽イオン交換樹脂触媒を
使用して、ビスフェノールを製造する方法に関する。
下、反応させてビスフェノールを製造する反応は良く知
られている。工業的には、フェノールとアセトンからの
ビスフェノールAの製造が最も大規模に実施されてい
る。酸性触媒としては、スルホン酸型強酸性陽イオン交
換樹脂、特にメルカプトアルキルピリジン等でスルホン
酸基の1部を変性して、メルカプト基を導入したスルホ
ン酸型陽イオン交換樹脂が、反応生成物と触媒の分離工
程を必要とせず、反応速度、選択率が良好な触媒として
知られている(特公昭63−14690他)。しかしな
がら、この触媒を使用してビスフェノールAを製造する
場合、反応初期には高い触媒活性を示すものの、経時変
化による活性低下が大きいという欠点があった。その
為、原料フェノールを予め精製してから使用することが
提案されていた(特公平2−44822)。
みなされたものであって、フェノール類とケトンを反応
させる際、寿命の高められた触媒を使用して、工業的有
利にビスフェノールを製造することを目的とする。
成するため、検討を重ね、メルカプトアルキルピリジン
等で部分変性されたスルホン酸型陽イオン交換樹脂触媒
は変性率が触媒寿命に影響することを見出し本発明を達
成した。即ち本発明の要旨は、アルキル基の炭素数が1
〜4のω−メルカプトアルキルピリジンまたはこれとケ
トンとの縮合物により部分変性したスルホン酸型陽イオ
ン交換樹脂触媒の存在下、フェノール類とケトンを反応
させてビスフェノールを製造する方法において、触媒と
して、スルホン酸基の12〜40モル%がω−メルカプ
トアルキルピリジンまたはこれとケトンとの縮合物によ
り変性されたスルホン酸型陽イオン交換樹脂を使用する
ことを特徴とするビスフェノールの製造方法に存する。
ビスフェノール製造の触媒として使用されるイオン交換
樹脂の変性率に関しては、従来も2〜20%(特公昭6
3−14690)或いは3〜30%(特公平2−448
22)程度が好ましいとされているが、係る変性率の選
定はもっぱら、低すぎる場合は変性の効果がなく、一
方、高すぎる場合はスルホン酸基の減少により触媒活性
が低下することを考慮したものであって、変性率が、触
媒寿命に影響することは全く認識されていなかった。変
性率が触媒寿命に影響することは、本発明により初めて
見出された知見である。
る。本発明では炭素数1〜4のω−メルカプトアルキル
基を有するω−メルカプトアルキルピリジン等で部分的
に中和したスルホン酸型陽イオン交換樹脂を触媒として
用いる。使用される陽イオン交換樹脂としては、通常、
スチレン−ジビニルベンゼン架橋共重合体をスルホン化
して得られる、スチレン−ジビニルベンゼン系スルホン
酸型陽イオン交換樹脂が用いられる。その架橋度が2〜
20%の樹脂が好ましい。また交換容量は含水状態で
0.5〜2.5meq/ml、乾燥状態で3.0〜7.
0meq/mlのものが好ましい。係るスルホン酸型陽
イオン交換樹脂は、通常のゲル型又はポーラス型の市販
品を使用することが出来る。例えばアンバーリスト1
5、31、32(ローム アンド ハース社製品)、ダ
ウエックス 50W、88(ダウ ケミカル社製品)、
ダイヤイオンSK1B、SK102、SK104、PK
208、PK212、RCP160H、RCP170H
(三菱化学社製品)などが挙げられる。
変性するω−メルカプトアルキルピリジンとしては、2
−メルカプトメチルピリジン、3−メルカプトメチルピ
リジン、4−メルカプトメチルピリジン、2−(2−メ
ルカプトエチル)ピリジン、3−(2−メルカプトエチ
ル)ピリジン、4−(2−メルカプトエチル)ピリジ
ン、2−(3−メルカプトプロピル)ピリジン、3−
(3−メルカプトプロピル)ピリジン、4−(3−メル
カプトプロピル)ピリジン、2−(4−メルカプトブチ
ル)ピリジン、3−(4−メルカプトブチル)ピリジ
ン、4−(4−メルカプトブチル)ピリジンなどが挙げ
られるが、好ましくは、4−(2−メルカプトエチル)
ピリジン、2−(2−メルカプトエチル)ピリジン等で
ある。また、これらのピリジン化合物のメルカプト基と
ケトンとの2:1縮合物を用いることもできる。ケトン
としては、ビスフェノールの製造原料と同様のケトンが
挙げられる。
トアルキルピリジンで部分的に変性するには、水、アル
コール、ケトン、エーテル、フェノールなどの適当な溶
媒にω−メルカプトアルキルピリジン等を溶解し、予じ
め同じ溶媒中に分散させた遊離型のスルホン酸型陽イオ
ン交換樹脂と混合して、撹拌処理することにより容易に
行うことができる。本発明は、スルホン酸基の12〜4
0モル%、好ましくは17〜30モル%をω−メルカプ
トアルキルピリジン等により変性した陽イオン交換樹脂
を使用することを必要とする。スルホン酸基の変性量が
12モル%未満であると、触媒寿命が充分でなく、経時
的な活性低下が大きい。一方、変性量が、40モル%を
超えると、陽イオン交換樹脂の酸量が減少するため、触
媒活性が低下するので好ましくない。ω−メルカプトア
ルキルピリジン等は、極めて迅速かつ定量的に陽イオン
交換樹脂のスルホン酸基とイオン結合を形成するので、
所望の変性率を得るために必要なω−メルカプトアルキ
ルピリジン等の添加量は、処理される陽イオン交換樹脂
のイオン交換容量から計算により容易に求めることがで
きる。なお、このようにして部分的に中和して調製した
触媒は、反応に用いるフェノール化合物で洗浄して溶媒
を置換してから、ビスフェノールの製造に供するのが好
ましい。
ドロキシル基に対してパラ位に置換基を有さないことが
必要であるが、オルト位又はメタ位にはアルキル基、ハ
ロゲン原子等の置換基を有していても良い。具体的に
は、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、o
−クロロフェノール、m−クロロフェノール、o−t−
ブチルフェノール、2,6−キシレノール、2,6−ジ
−t−ブチルフェノール、o−フェニルフェノール等が
挙げられる。もう1つの原料であるケトンとしては、ア
セトン、エチルメチルケトン、イソブチルメチルケト
ン、アセトフェノン、シクロヘキサノン、1,3−ジク
ロロアセトン等が挙げられる。フェノール類の使用量
は、通常ケトン1モルに対し5〜25モル、好ましくは
7〜20モルである。通常、フェノールを過剰に使用す
るので、反応溶媒を使用しないが、必要により適当な溶
媒を使用することも出来る。反応は通常、常圧〜5kg
/cm2 Gの圧力下、0〜120℃、好ましくは50〜
100℃の温度で実施される。反応温度があまり低い場
合は、触媒の反応活性が充分に発揮されず、また、あま
り高い場合には、副生物の生成が多く、また触媒の劣化
が加速される恐れがあるので好ましくない。反応は、固
定床又は懸濁床方式の何れでも良く、連続反応或いは回
分反応方式で実施することができる。反応時間は、触媒
の使用量、反応温度等の条件により異なるが、回分反応
で実施する場合には、通常0.1〜20時間程度を要
し、また、固定床流通反応で実施する場合には、0.1
〜3時間程度の滞留時間で実施される。反応生成物か
ら、必要に応じて不溶物を除いた後、水、低沸点副生
物、フェノール類を蒸留分離することにより、粗ビスフ
ェノールが得られる。さらに、蒸留、晶析等の公知の精
製手段により精製してビスフェノール製品を得ることが
できる。
40モル%をω−メルカプトアルキルピリジン等で変性
したスルホン酸型陽イオン交換樹脂を触媒として使用す
ることにより、長時間に亘り高転化率でビスフェノール
を製造することが可能である。また、必要に応じ、原料
フェノールを予めスルホン酸型陽イオン交換樹脂で処理
して使用することにより触媒寿命を更に高めることがで
きる。
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に制約されるものではない。 実施例1 <触媒の調製>4−(2−メルカプトエチル)ピリジン
2.46gを酢酸3.18gに添加することによりイオ
ン交換水40gに溶かし、この水溶液を、予め、窒素置
換した500mlガラス製四口丸底フラスコ中に遊離型
のスルホン酸型陽イオン交換樹脂”ダイヤイオンSK1
04H”(商品名、三菱化学(株)社製、酸交換容量:
1.7meq/wet−g)80gと脱イオン交換水1
60gを仕込んで混合撹拌しているところに、30分か
けて滴下し、更に室温で1時間撹拌した。反応後、樹脂
を分離し、イオン交換水で十分に洗浄した後、変性樹脂
中のメルカプト基及びスルホン酸量を滴定し、変性率1
3モル%の遊離型のスルホン酸型陽イオン交換樹脂を得
たことを確認した。
性強酸性スルホン酸型イオン交換樹脂14mLを、内径
7.6mm、全長320mmのステンレスカラムに充填
し、イオン交換水200mLをLHSV:2hr-1で流
し、引き続いて70℃でフェノールをLHSV:2hr
-1で24時間流した。この時点での変性樹脂の体積は約
10.5mLであった。次に、フェノール/アセトン=
13/1(モル比)の混合液を70℃、フェノール湿潤
変性樹脂基準のLHSVで2hr-1で通液し、500時
間連続反応を行った。反応開始後40時間におけるアセ
トンの転化率は88%であり、500時間後のアセトン
転化率は86%であった。
基の変性率を変えた触媒を調製し、同様にビスフェノー
ルAを製造した。以上の反応結果から、下式に従って反
応開始後40時間及び500時間経過後のアセトンの転
化率を求め、その転化率から触媒の活性低下率を求め
た。結果を下記表ー1に示した。
−未反応アセトン量)/供給アセトン量}×100
転化率)/(反応開始40時間後のアセトン転化率)×
100
より、スルホン酸基の12〜40モル%を変性した陽イ
オン交換樹脂は長時間に亘り、活性低下を惹起すること
なくビスフェノールを製造することが出来る。
Claims (4)
- 【請求項1】 アルキル基の炭素数が1〜4のω−メル
カプトアルキルピリジンまたはこれとケトンとの縮合物
により部分変性したスルホン酸型陽イオン交換樹脂触媒
の存在下、フェノール類とケトンを反応させてビスフェ
ノールを製造する方法において、触媒として、スルホン
酸基の12〜40モル%がω−メルカプトアルキルピリ
ジンまたはこれとケトンとの縮合物により変性されたス
ルホン酸型陽イオン交換樹脂を使用することを特徴とす
るビスフェノールの製造方法。 - 【請求項2】 触媒として、スルホン酸基の17〜30
モル%がω−メルカプトアルキルピリジンまたはこれと
ケトンとの縮合物により変性されたスルホン酸型陽イオ
ン交換樹を使用することを特徴とする請求項1に記載の
ビスフェノールの製造方法。 - 【請求項3】 ω−メルカプトアルキルピリジンが、2
−メルカプトエチルピリジンであることを特徴とする請
求項1又は2に記載のビスフェノールの製造方法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載の触媒の
存在下、フェノールとアセトンを反応させることを特徴
とするビスフェノールAの製造方法。
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