JP2008115139A - Method for continuous production of 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorenes by using clathrate crystal - Google Patents

Method for continuous production of 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorenes by using clathrate crystal Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-quality product by making the production process continuous. <P>SOLUTION: The production process contains a reaction step to form a 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorenes, a dehydration step to dehydrate the reaction product obtained by the reaction step, a concentration step to concentrate the 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorenes, a crystallization step to crystallize a clathrate compound from a mixture of a solvent and the concentrated liquid, a crystallized product separation step to separate the slurry, the mother liquor and the washing liquid, a solvent removing step to remove the solvent from the slurry containing the clathrate compound obtained by the crystallized product separation step, a solvent purifying step to purify at least a part of the liquid containing the solvent obtained by the solvent removing step, the mother liquor obtained by the crystallized product separation step and the washing liquid, and a phenols purifying step to purify at least a part of the liquid obtained by the solvent purifying step. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学レンズ、フィルム、光ファイバー、光ディスク、耐熱性樹脂やエンジニアリングプラスチックなどの素材原料として有用なフルオレン誘導体、特に、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法に関する。   The present invention relates to a method for continuously producing fluorene derivatives, particularly 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes useful as raw materials for optical lenses, films, optical fibers, optical disks, heat-resistant resins, engineering plastics and the like.

近年、ビスフェノール類を原料とするポリマー(例えば、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル系樹脂など)において、従来品よりも一層の耐熱性、透明性および高屈折率を備えた材料が強く要望されている。フルオレン誘導体の一種である9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類は、高屈折率、低複屈折、透明性、耐熱性等の光学特性に優れたポリマー原料として有望であり、自動車用ヘッドランプレンズ、CD、CD−ROMピックアップレンズ、フレネルレンズ、レーザープリンター用fθレンズ、カメラレンズ、リアプロジェクションテレビ用投影レンズなどの光学レンズ、位相差フィルム、拡散フィルムなどのフィルム、プラスチック光ファイバー、光ディスク基板などの素材原料として期待されている。
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類としては、例えば、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(2−ヒドロキシ−4−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)フルオレン等の9,9−ビス(アルキルヒドロキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)フルオレン等の9,9−ビス(ジアルキルヒドロキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−シクロヘキシルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(シクロアルキルヒドロキシフェニル)フルオレン;9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレンなどの9,9−ビス(アリールヒドロキシフェニル)フルオレン等が挙げられる。
これらを製造する方法として、触媒の存在下でフルオレノンとフェノール類とを縮合反応させる方法が知られている。
縮合反応にはフルオレンを空気酸化して得られるフルオレノンを出発原料とし、塩化水素ガスおよびメルカプトプロピオン酸を触媒として用いてフェノールと縮合反応させる方法が知られている(特許文献1及び特許文献2)。
特許文献3には、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンの製法に用いる触媒として70%より高い硫酸含量の硫酸を使用し、共縮合剤としてβ−メルカプトプロピオン酸を用いる方法が挙げられている。
これらの反応工程を用いた場合、反応生成物には目的成分のほかに、水可溶性触媒である鉱酸が含まれ、後工程でその除去を必要とする。
特許文献4には、塩酸や硫酸などの水可溶性触媒を用いずに、スルホン酸型陽イオン交換樹脂を触媒として用いる方法が提案されているが、ビスフェノール類の製造法においても塩酸、硫酸などの鉱酸を用いずにイオン交換樹脂を用いる発明がなされている(特許文献5及び特許文献6)。
このような反応工程を用いても、反応生成物には9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の他に、未反応のフェノール類とフルオレノン及び助触媒、反応で生成した水および副生物が含まれており、何らかの分離手段が必要である。その分離手段として、抽出・液液分離、蒸留、晶析などの方法が提案されている。
特許文献7には、フルオレノンとフェノール類を、チオール類と塩酸の共存下で縮合反応させるフルオレン誘導体の製造方法において、得られた反応混合物に抽剤を添加して目的化合物を有機層に分配させ、有機層に晶析溶媒を添加して包接化合物として晶析分離する方法が提案されている。
特許文献8には、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンの合成後の分離方法として付加物(包接化合物)を形成する溶剤を用いて結晶を析出させる方法が記載されている。
特許文献9には、同目的の分離方法として低脂肪酸アルコールと水を用いる方法が提案され、特許文献10には、低脂肪酸アルコールと芳香族炭化水素の混合溶媒を用いる方法が提案されている。
特許文献11には9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(ビスクレゾールフルオレンに同じ、以下BCFと表記する)の製造方法として炭素数6〜12の脂肪族炭化水素若しくは芳香族炭化水素又はこれらの混合溶媒を用いて晶析を行う方法が提案されている。また、特許文献12にはビスクレゾール類の精製に際し、炭素数1〜3の低級脂肪族アルコール及び炭素数3〜7の低級脂肪族ケトンを含む混合溶媒を用いて晶析を行う方法が提案されている。
以上の公知技術から反応工程のみを連続化しても、発生する水の分離、助触媒の分離、未反応フェノール類の分離、包接化合物を構成する晶析溶媒の分離が必要となり、工業化を意図した場合には複数の分離工程をも含めた連続化を要する。分離工程で回収された有用成分を循環再利用させるには、不純物を抑制しつつ製品回収率を向上させることが必要であるが、各分離工程で発生する不純物の組成と再利用先であるそれぞれの工程の特性について言及した文献はなく、未だ有効な連続生産方法は提案されていない。
また、例えば、BCFの包接化合物を晶析する実施例では、反応生成物又は有機層の残渣と晶析溶媒との混合液を、溶媒の沸点以下の温度で加温して溶解し、生成した溶液を、10℃に冷却する方法が記載されているが(特許文献13)、工業化を意図した場合には巨大な伝熱面を有する容器を必要とするため、連続製造が困難であった。
特開昭62−230741号公報(特許1611498号) 特開平10−265423号公報(特許3500488号) 特開昭61−103846号公報 特開平5−000980号公報 特開昭45−10337号公報(特許585576号) 特開昭57−35533号公報(特許1468745号) 特開2002−047227号公報(特許3490960号) 特開昭62−230741号公報(特許1611498号) 特開平4−41450号公報 特開平4−41451号公報 特開平10−265423号公報(特許3500488号) 特開平10−245352号公報(特許3521242号) 特開2003−221352号公報
In recent years, there has been a strong demand for materials having higher heat resistance, transparency, and higher refractive index than conventional products in polymers (for example, polycarbonate resins, epoxy resins, polyester resins, etc.) using bisphenols as raw materials. Yes. 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes, which are a kind of fluorene derivatives, are promising as polymer raw materials having excellent optical properties such as high refractive index, low birefringence, transparency and heat resistance, and are used for automobiles. Headlamp lenses, CDs, CD-ROM pickup lenses, Fresnel lenses, fθ lenses for laser printers, optical lenses such as camera lenses, projection lenses for rear projection televisions, retardation films, films such as diffusion films, plastic optical fibers, optical disk substrates It is expected as a raw material.
Examples of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes include 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene; 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene, 9-bis (4-hydroxy-3-ethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (3-hydroxy-6-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (2-hydroxy-4-methylphenyl) fluorene, 9 9,9-bis (alkylhydroxyphenyl) fluorene such as 9,9-bis (4-hydroxy-2-methylphenyl) fluorene; 9,9-bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) fluorene, 9,9-bis (dialkylhydroxyl) such as 9-bis (4-hydroxy-3,5-di-tert-butylphenyl) fluorene Phenyl) fluorene; 9,9-bis (cycloalkylhydroxyphenyl) fluorene such as 9,9-bis (4-hydroxy-3-cyclohexylphenyl) fluorene; 9,9-bis (4-hydroxy-3-phenylphenyl) And 9,9-bis (arylhydroxyphenyl) fluorene such as fluorene.
As a method for producing these, a method is known in which a fluorenone and a phenol are subjected to a condensation reaction in the presence of a catalyst.
As a condensation reaction, a method is known in which fluorenone obtained by air oxidation of fluorene is used as a starting material, and a condensation reaction with phenol is performed using hydrogen chloride gas and mercaptopropionic acid as catalysts (Patent Documents 1 and 2). .
Patent Document 3 includes a method in which sulfuric acid having a sulfuric acid content higher than 70% is used as a catalyst used in the method for producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, and β-mercaptopropionic acid is used as a cocondensation agent. It has been.
When these reaction steps are used, the reaction product contains a mineral acid that is a water-soluble catalyst in addition to the target component, and it is necessary to remove it in a subsequent step.
Patent Document 4 proposes a method in which a sulfonic acid type cation exchange resin is used as a catalyst without using a water-soluble catalyst such as hydrochloric acid or sulfuric acid. Inventions using an ion exchange resin without using a mineral acid have been made (Patent Document 5 and Patent Document 6).
Even when such a reaction step is used, the reaction products include 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes, unreacted phenols and fluorenone and a cocatalyst, water produced by the reaction, and by-products. Organisms are included and some means of separation is required. As the separation means, methods such as extraction / liquid-liquid separation, distillation, and crystallization have been proposed.
In Patent Document 7, in a method for producing a fluorene derivative in which fluorenone and phenol are subjected to a condensation reaction in the presence of thiols and hydrochloric acid, an extractant is added to the resulting reaction mixture to distribute the target compound to the organic layer. A method of adding a crystallization solvent to the organic layer and crystallization separation as an inclusion compound has been proposed.
Patent Document 8 describes a method of precipitating crystals using a solvent that forms an adduct (clathrate compound) as a separation method after the synthesis of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene.
Patent Document 9 proposes a method using a low fatty acid alcohol and water as a separation method for the same purpose, and Patent Document 10 proposes a method using a mixed solvent of a low fatty acid alcohol and an aromatic hydrocarbon.
Patent Document 11 discloses aliphatic hydrocarbons or aromatics having 6 to 12 carbon atoms as a method for producing 9,9-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) fluorene (same as biscresol fluorene, hereinafter referred to as BCF). A method of performing crystallization using a group hydrocarbon or a mixed solvent thereof has been proposed. Patent Document 12 proposes a method for crystallization using a mixed solvent containing a lower aliphatic alcohol having 1 to 3 carbon atoms and a lower aliphatic ketone having 3 to 7 carbon atoms when purifying biscresols. ing.
Even if only the reaction process is continued from the above known technology, separation of generated water, separation of cocatalyst, separation of unreacted phenols, separation of the crystallization solvent constituting the clathrate compound are necessary, and industrialization is intended. In this case, continuation including a plurality of separation steps is required. In order to recycle and reuse the useful components recovered in the separation process, it is necessary to improve the product recovery rate while suppressing impurities, but the composition of the impurities generated in each separation process and the reuse destination respectively. There is no literature mentioning the characteristics of this process, and no effective continuous production method has been proposed yet.
Further, for example, in an example in which the inclusion compound of BCF is crystallized, a mixed solution of the reaction product or the residue of the organic layer and the crystallization solvent is heated and dissolved at a temperature equal to or lower than the boiling point of the solvent. Although the method which cools the obtained solution to 10 degreeC is described (patent document 13), in order to industrialize, since the container which has a huge heat-transfer surface is required, continuous manufacture was difficult .
JP-A-62-230741 (Patent No. 1611498) Japanese Patent Laid-Open No. 10-265423 (Patent No. 3500488) Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-103846 JP-A-5-000980 JP 45-10337 A (Patent No. 585576) JP-A-57-35533 (Patent No. 1468745) JP 2002-047227 A (Patent 3490960) JP-A-62-230741 (Patent No. 1611498) JP-A-4-41450 JP-A-4-41451 Japanese Patent Laid-Open No. 10-265423 (Patent No. 3500488) JP 10-245352 A (Patent No. 3512242) JP 2003-221352 A

したがって、本発明が解決しようとする主たる課題は、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を連続的に製造する方法を提供することである。他の課題は、得られる結晶粒径が大きく、結晶品質に優れるなどの利点をもたらす9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法を提供することである。   Therefore, the main problem to be solved by the present invention is to provide a method for continuously producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes. Another object is to provide a continuous process for producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes that provides advantages such as a large crystal grain size and excellent crystal quality.

本発明者らは研究の結果、有機的に結合された一連の工程により、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を連続的に製造する方法を見出し、特に、晶析工程において包接化合物を構成する溶媒(アセトンなど)を断熱下で蒸発させることで装置の大型化を抑え得ることを見出した。   As a result of research, the present inventors have found a method for continuously producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes by a series of organically coupled steps, and in particular, include in the crystallization step. It has been found that an increase in the size of the apparatus can be suppressed by evaporating a solvent (acetone or the like) constituting the contact compound under heat insulation.

前記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項1記載の発明〕
以下の工程を含むことを特徴とする9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
9−フルオレノンとフェノ−ル及びアルキルフェノ−ルから選ばれたフェノ−ル類とを、触媒としてスルホン酸型陽イオン交換樹脂を用いて縮合反応させ、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を生成させる反応工程、
前記反応工程から得られた反応生成物から水分を除去して、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含むフェノール類溶液を得る脱水工程、
前記脱水工程で得られた9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含む溶液からフェノール類を分離し、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を濃縮する濃縮工程、
前記濃縮工程で得られた濃縮液に溶媒を混合し、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類と溶媒とで構成される包接化合物を晶析させる晶析工程、
前記晶析工程で得られた晶析生成物から前記包接化合物を含む結晶を分離するとともに、分離結晶を洗浄する晶析生成物分離工程、
前記晶析生成物分離工程で得られた包接化合物を含むスラリーから溶媒を除去する溶媒除去工程、
前記溶媒除去工程で得られた溶媒を含む液、前記晶析生成物分離工程で得られた母液及び洗浄液のうち少なくとも一部を精製する溶媒精製工程、
前記溶媒精製工程で得られた液の少なくとも一部を精製して前記反応工程へ供給するフェノール類精製工程。
The present invention that has solved the above problems is as follows.
[Invention of Claim 1]
The continuous manufacturing method of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene characterized by including the following processes.
9,9-bis (4-hydroxyphenyl) is subjected to a condensation reaction of 9-fluorenone with phenol selected from phenol and alkylphenol using a sulfonic acid type cation exchange resin as a catalyst. A reaction process for producing fluorenes,
A dehydration step of removing water from the reaction product obtained from the reaction step to obtain a phenol solution containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes;
A concentration step of separating phenols from the solution containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes obtained in the dehydration step and concentrating 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes;
A crystallization step of mixing a solvent with the concentrated liquid obtained in the concentration step and crystallizing an inclusion compound composed of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes and the solvent,
A crystallization product separation step of separating the crystal containing the inclusion compound from the crystallization product obtained in the crystallization step and washing the separated crystal;
A solvent removal step of removing the solvent from the slurry containing the clathrate compound obtained in the crystallization product separation step,
A solvent purification step for purifying at least a part of the liquid containing the solvent obtained in the solvent removal step, the mother liquor obtained in the crystallization product separation step, and the washing solution;
A phenol purification step in which at least a part of the liquid obtained in the solvent purification step is purified and supplied to the reaction step.

〔請求項2記載の発明〕
前記晶析生成物分離工程で得られた母液及び洗浄液の少なくとも一部を、前記濃縮工程で得られた濃縮液と混合する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
[Invention of Claim 2]
The 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein at least a part of the mother liquor and the washing liquid obtained in the crystallization product separation step are mixed with the concentrate obtained in the concentration step. Continuous manufacturing method.

〔請求項3記載の発明〕
前記溶媒除去工程で得られた溶媒を含む液の少なくとも一部を、前記濃縮工程で得られた濃縮液と混合する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
[Invention of Claim 3]
The continuous 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein at least a part of the liquid containing the solvent obtained in the solvent removal step is mixed with the concentrated liquid obtained in the concentration step. Production method.

〔請求項4記載の発明〕
前記溶媒精製工程で得られた液の少なくとも一部を、前記脱水工程で得られた9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含む溶液と共に、前記濃縮工程に供給する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
[Invention of Claim 4]
2. At least a part of the liquid obtained in the solvent purification step is supplied to the concentration step together with a solution containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes obtained in the dehydration step. Of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes.

〔請求項5記載の発明〕
前記濃縮工程で得られたフェノール類を含む液を、前記反応工程に供給する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
[Invention of Claim 5]
The method for continuously producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein a liquid containing phenols obtained in the concentration step is supplied to the reaction step.

〔請求項6記載の発明〕
前記晶析工程において、断熱条件下で溶媒を蒸発させて、前記包接化合物を晶析させる請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
[Invention of Claim 6]
The method for continuously producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein in the crystallization step, the inclusion compound is crystallized by evaporating the solvent under adiabatic conditions.

〔請求項7記載の発明〕
前記晶析工程において、断熱条件下で蒸発させた溶媒の少なくとも一部を冷却し、晶析工程に還流する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
[Invention of Claim 7]
The continuous production method of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein in the crystallization step, at least a part of the solvent evaporated under adiabatic conditions is cooled and refluxed to the crystallization step. .

本発明の連続製造方法は9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の製造効率を上げ、原料原単位を従来のバッチ製造方法と比較して低廉に抑えることができ、さらに、従来のバッチ製造方法と同等以上の製品純度、回収率を実現することができる。
ちなみに、従来のバッチプロセスで得られた結晶粒径は約50μm程度であったが、本プロセスにより得られた包接結晶の粒径(断熱冷却晶析又は間接冷却晶析のいずれにおいても)は約140〜160μm程度であり、3倍程度の粒径をもつ無色透明の結晶が得られ、結晶粒径が大きいものとなる。
このように、本プロセスにより得られる包接結晶は、結晶粒径が大きく、濁りが少ないことから、結晶中への母液の巻き込みが少なく、結晶の純度が高いものとなる。また、本プロセスでは、結晶に付着する母液量が少ないので、連続的に効率のよい結晶洗浄を行えることから、高純度の製品を容易に得られる。
The continuous production method of the present invention increases the production efficiency of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes, and can suppress the raw material basic unit at a low cost compared with the conventional batch production method. Product purity and recovery rate equivalent to or better than the batch manufacturing method can be realized.
Incidentally, although the crystal grain size obtained by the conventional batch process was about 50 μm, the grain size of the inclusion crystal obtained by this process (both adiabatic cooling crystallization and indirect cooling crystallization) is A colorless and transparent crystal having a particle size of about three times as large as about 140 to 160 μm is obtained, and the crystal particle size is large.
Thus, the clathrate crystal obtained by this process has a large crystal grain size and a low turbidity, so that the mother liquor is little involved in the crystal and the crystal purity is high. Further, in this process, since the amount of the mother liquor adhering to the crystal is small, the crystal can be washed continuously and efficiently, so that a high purity product can be easily obtained.

次に本発明を図面を参照しながら説明する。まず、代表例を示し、その後に本発明の適用範囲について説明する。
<第1の実施の形態>
図1は本発明により9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を製造するための第1の実施の形態に係る工程図である。
図1において、1は反応工程、2は脱水工程、3は濃縮工程、5は晶析工程、6は晶析生成物分離工程、7は溶媒除去工程、8は溶媒精製工程、9はフェノール類精製工程を各々示す。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. First, representative examples will be shown, and then the scope of application of the present invention will be described.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a process diagram according to a first embodiment for producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to the present invention.
In FIG. 1, 1 is a reaction process, 2 is a dehydration process, 3 is a concentration process, 5 is a crystallization process, 6 is a crystallization product separation process, 7 is a solvent removal process, 8 is a solvent purification process, and 9 is a phenol. Each of the purification steps is shown.

反応工程1においては触媒の存在下で9−フルオレノンとフェノール類を反応させ、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含む反応生成物を得る。触媒としては、塩酸や硫酸等の鉱酸を用いず、スルホン酸型陽イオン交換樹脂を用いる。また、必要に応じて助触媒として慣用のチオール類、例えば、メルカプトカルボン酸(チオ酢酸、β−メルカプトプロピオン酸、α−メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、チオシュウ酸、メルカプトコハク酸、メルカプト安息香酸など)、アルキルメルカプタン(メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタンなど)、アラルキルメルカプタン(ベンジルメルカプタンなど)又はこれらの塩などを用いる。反応工程1で特にスルホン酸型陽イオン交換樹脂を用いることは、アルカリによる酸触媒の中和工程や有機溶媒による抽出工程を必要としないので、製造設備全体の原料原単位及び熱量原単位を低減させるのに寄与する。フェノール類の使用量はフルオレノン1モルに対して2〜50モル、好ましくは6〜30モルである。反応温度は30〜150℃、好ましくは60〜120℃である。
この反応は、例えばフェノール類としてオルトクレゾールを選択した場合には、次のように表される。

Figure 2008115139
すなわち、1モルのフルオレノンに2モルのオルトクレゾールが反応し、1モルのBCFと1モルの水が発生する。
反応工程1で得られた反応生成物は、目的物である9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類のほか、未反応のフェノール類及び助触媒を含む。更に、少量の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の異性体、二量体、三量体、ビスフェノール類、トリスフェノール類、クロマン化合物等の副生物を含む。
フェノール類としてオルトクレゾールを選択した場合の副生物の例として、BCFの2量体(以下WBCFと表記する)が挙げられる。WBCFは次のような構造で表される。
Figure 2008115139
In the reaction step 1, 9-fluorenone and phenols are reacted in the presence of a catalyst to obtain a reaction product containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes. As the catalyst, a sulfonic acid type cation exchange resin is used without using a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid. Further, if necessary, conventional thiols as co-catalysts such as mercaptocarboxylic acid (thioacetic acid, β-mercaptopropionic acid, α-mercaptopropionic acid, thioglycolic acid, thiooxalic acid, mercaptosuccinic acid, mercaptobenzoic acid, etc. ), Alkyl mercaptan (such as methyl mercaptan, ethyl mercaptan, propyl mercaptan, isopropyl mercaptan, n-butyl mercaptan, dodecyl mercaptan), aralkyl mercaptan (such as benzyl mercaptan) or a salt thereof. In particular, using a sulfonic acid type cation exchange resin in reaction step 1 does not require an acid catalyst neutralization step with an alkali or an extraction step with an organic solvent. Contributes to The usage-amount of phenols is 2-50 mol with respect to 1 mol of fluorenones, Preferably it is 6-30 mol. The reaction temperature is 30 to 150 ° C, preferably 60 to 120 ° C.
This reaction is expressed as follows when, for example, ortho-cresol is selected as the phenol.
Figure 2008115139
That is, 2 mol of orthocresol reacts with 1 mol of fluorenone to generate 1 mol of BCF and 1 mol of water.
The reaction product obtained in the reaction step 1 contains unreacted phenols and a cocatalyst in addition to the target 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes. Furthermore, a small amount of by-products such as isomers, dimers, trimers, bisphenols, trisphenols, and chroman compounds of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes are included.
An example of a by-product when ortho-cresol is selected as the phenol is BCF dimer (hereinafter referred to as WBCF). The WBCF is represented by the following structure.
Figure 2008115139

反応工程1で得られた反応生成物は、ライン13を通って脱水工程2に供給される。
脱水工程2では水を多く含むフェノール類水溶液がライン14を通って系外へ排出され、脱水後の反応生成物はライン15を通って濃縮工程3に供給される。濃縮工程3では過剰の未反応のフェノール類を除去する。濃縮工程3には一般には蒸発缶を用いることができ、分離されたフェノール類は凝縮後、ライン16を通って反応工程1に返送することが望ましい。濃縮工程3での蒸気をライン16を通して反応工程1へ返送することは、後述のフェノール類精製工程9での熱量原単位を低減させるのに寄与する。脱水工程2及び濃縮工程3では最終製品の着色や劣化を防止するため操作温度を180℃以下、望ましくは120℃以下にする必要があり、そのため、これらの工程は真空下で操作される。従って、濃縮工程3ではこの操作温度において結晶が析出せず、輸送に支障がない程度の粘性を保つ濃度に液を濃縮する。
濃縮工程3で得られた濃縮液はライン17を通って後に説明するように循環利用している極性溶媒(アセトンなどのケトン類、メタノールなどのアルコール類、ジイソプロピルエーテルなどのエーテル類。特に好ましくはアセトンである。)とを混合され、ライン18を通って晶析工程5へ供給される。
The reaction product obtained in the reaction step 1 is supplied to the dehydration step 2 through the line 13.
In the dehydration step 2, an aqueous phenolic solution containing a large amount of water is discharged out of the system through the line 14, and the dehydrated reaction product is supplied to the concentration step 3 through the line 15. In the concentration step 3, excess unreacted phenols are removed. Generally, an evaporator can be used for the concentration step 3, and the separated phenols are preferably condensed and then returned to the reaction step 1 through the line 16. Returning the vapor in the concentration step 3 to the reaction step 1 through the line 16 contributes to reducing the calorific value in the phenol purification step 9 described later. In the dehydration step 2 and the concentration step 3, the operation temperature needs to be 180 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower in order to prevent coloring and deterioration of the final product. Therefore, these steps are operated under vacuum. Therefore, in the concentration step 3, the liquid is concentrated to such a concentration that does not cause crystals to precipitate at this operating temperature and maintains a viscosity that does not hinder transportation.
The concentrated solution obtained in the concentration step 3 passes through the line 17 and is used as a polar solvent (ketones such as acetone, alcohols such as methanol, ethers such as diisopropyl ether. Is mixed with acetone) and fed to the crystallization step 5 through the line 18.

晶析工程5では適宜の手法あるいは装置を使用して晶析させることができる。たとえば、冷媒をジャケットに通し、液を間接的に冷却する間接冷却晶析缶を用いてもよいが、伝熱面を多く必要とし、晶析装置の大型化を招くために、減圧・断熱条件下で溶媒を蒸発させることで冷却する断熱冷却晶析缶を用いるのが、晶析装置の小型化のために好ましい。断熱冷却晶析缶を用いる場合には蒸発させた溶媒を熱交換器で凝縮し、ライン19を通して再び晶析工程5に供給するのが望ましい。この場合、ライン35bからライン19に溶媒を補充供給してもよい。
晶析工程5で得られた包接化合物を含むスラリーは、ライン20を通して晶析生成物分離工程6に供給される。晶析生成物分離工程6では固液分離ができる分離機であればどのような分離機を用いてもよい。このような分離機としては、遠心分離機や濾過機が一般的に用いられるが、必要とする動力、メンテナンスの容易性、母液と洗浄液を別々に取り扱うことが容易である点などから濾過機を用いるのが望ましい。濾過機として、特に水平ベルトフィルターを使用するのが洗浄及びろ過特性に優れる。水平ベルトフィルターを用いた場合について説明すると、濾過機を用いた晶析生成物分離工程6では洗浄液として後述する溶媒精製工程8で得られ、ライン28を通じて供給される精製溶媒を用いることが望ましく、また、系全体として溶媒が損失するため、新たな溶媒を供給してもよい。溶媒の補充供給は精製溶媒と新たな溶媒を混合してから晶析生成物分離工程6に供給してもよいが、混合せずに新たな溶媒をケーキ洗浄に用いてもよい。水平ベルトフィルターにスラリーを供給して得られる母液と、母液分離後に残留した濾過結晶をさらに溶媒で洗浄することにより得られる洗浄液とは、それぞれライン21、ライン22を通って溶媒精製工程8へ供給される。洗浄液分離後に残留した洗浄結晶はライン23を通って溶媒除去工程7へ供給することができる。
In the crystallization step 5, crystallization can be performed using an appropriate method or apparatus. For example, an indirect cooling crystallization can in which the refrigerant is passed through the jacket and the liquid is indirectly cooled may be used, but in order to require a large heat transfer surface and increase the size of the crystallization apparatus, It is preferable to use an adiabatic cooling crystallization can that is cooled by evaporating the solvent at the bottom in order to reduce the size of the crystallization apparatus. In the case of using an adiabatic cooling crystallization can, it is desirable to condense the evaporated solvent with a heat exchanger and supply it again to the crystallization step 5 through the line 19. In this case, the solvent may be replenished to the line 19 from the line 35b.
The slurry containing the clathrate compound obtained in the crystallization step 5 is supplied to the crystallization product separation step 6 through the line 20. In the crystallization product separation step 6, any separator that can perform solid-liquid separation may be used. As such a separator, a centrifuge or a filter is generally used. However, a filter is used because of the required power, ease of maintenance, and easy handling of the mother liquor and the cleaning liquid separately. It is desirable to use it. The use of a horizontal belt filter as the filter is particularly excellent in cleaning and filtration characteristics. The case where a horizontal belt filter is used will be described. In the crystallization product separation step 6 using a filter, it is desirable to use a purified solvent obtained in a solvent purification step 8 described later as a cleaning liquid and supplied through a line 28. Further, since the solvent is lost as a whole system, a new solvent may be supplied. In replenishing the solvent, the purified solvent and a new solvent may be mixed and then supplied to the crystallization product separation step 6. However, the new solvent may be used for cake washing without mixing. The mother liquid obtained by supplying the slurry to the horizontal belt filter and the washing liquid obtained by further washing the filtered crystals remaining after the mother liquid separation with the solvent are supplied to the solvent purification step 8 through the line 21 and the line 22, respectively. Is done. The washing crystals remaining after the washing liquid separation can be supplied to the solvent removal step 7 through the line 23.

溶媒除去工程7では洗浄結晶中に含まれる溶媒と、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類と包接化合物を構成している溶媒を除去し、ライン25を通して、高純度の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を製品として得る。溶媒除去には一般的に加熱乾燥機を用いることができ、その加熱による製品変性をできる限り抑制しなければならないことから、溶媒はできるだけ沸点の低いものを選定すべきである。また、窒素などのキャリアーガスを使用することも有効である。加熱乾燥機を使用する場合における溶媒除去工程7で除去された溶媒は、一部が低沸点成分の循環蓄積を防止するため、ライン36を通って系外へパージされ、残りはライン24を通って溶媒精製工程8へ供給される。この場合、前記溶媒は、洗浄液と合流させてライン22を通って溶媒精製工程8へ供給してもよい。   In the solvent removal step 7, the solvent included in the washed crystal and the solvent constituting the clathrate compound with 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes are removed. 9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes are obtained as a product. In general, a heat dryer can be used for removing the solvent, and the modification of the product due to the heating must be suppressed as much as possible. Therefore, a solvent having a boiling point as low as possible should be selected. It is also effective to use a carrier gas such as nitrogen. A part of the solvent removed in the solvent removal step 7 in the case of using a heating dryer is purged out of the system through the line 36 in order to prevent the low-boiling point components from circulating and the rest passes through the line 24. To the solvent purification step 8. In this case, the solvent may be combined with the cleaning liquid and supplied to the solvent purification step 8 through the line 22.

ライン21を通る母液及びライン22を通る洗浄液には包接化合物を構成する溶媒が含まれており、これらは溶媒精製工程8へ供給される。溶媒精製工程8へ供給される液の一部はライン26を通してライン17を通る濃縮液と混合され、晶析工程5へ供給される。母液にフェノール類が多く含まれている場合は、濃縮工程3で分離し、低減させたフェノール類濃度をもう一度増加させることになるため、洗浄液のみの一部をライン26を通して濃縮液と混合するのが望ましい。このように、晶析生成物分離工程6で分離された洗浄液の一部を濃縮液と混合することは、溶媒精製工程8での熱量原単位を低減させる利点をもたらす。溶媒精製工程8で回収された溶媒は低沸点成分の循環蓄積を防止するため一部をライン27を通して系外へ除去(必要に応じて燃焼処理)し、残りはライン28を通して晶析生成物分離工程6に供給される。   The mother liquid passing through the line 21 and the washing liquid passing through the line 22 contain the solvent constituting the clathrate compound, and these are supplied to the solvent purification step 8. A part of the liquid supplied to the solvent purification step 8 is mixed with the concentrated liquid passing through the line 17 through the line 26 and supplied to the crystallization step 5. If the mother liquor contains a large amount of phenols, the concentration of phenols separated and reduced in the concentration step 3 will be increased once more, so only a part of the washing solution is mixed with the concentrate through the line 26. Is desirable. As described above, mixing a part of the washing liquid separated in the crystallization product separation step 6 with the concentrate brings an advantage of reducing the calorific value in the solvent purification step 8. A part of the solvent recovered in the solvent purification step 8 is removed from the system through the line 27 (combustion treatment if necessary) to prevent the low-boiling components from circulating and accumulated, and the rest is separated from the crystallization product through the line 28. Supplied to step 6;

溶媒を回収した後の残りの溶液には、主にフェノール類が含まれるが、未回収溶媒、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類、未反応のフルオレノン、反応副生物などが含まれる。この溶液はライン29を通って溶媒精製工程8から排出され、ライン30とライン31に分岐される。溶液が製品を含むことから、求められる回収率に応じて、一部をライン30を通って濃縮工程3へ供給することが望ましい。また、残りはライン31を通ってフェノール類精製工程9へ供給される。ライン30を通して、精製した溶媒を濃縮工程3へ供給すると、フェノール類精製工程9での熱量原単位を低減させる利点をもたらす。さらに、製品の回収率を高めることもできる。しかも、濃縮工程3出口の目的成分濃度を制御するためにも好ましい態様である。
フェノール類精製工程9としては、フェノール類(たとえばクレゾール)が高沸点であるため、減圧蒸留を用いるのが望ましい。ライン31を通る溶液はフェノール類精製工程9により、軽質成分をライン32で、重質成分をライン33で除去され、精製されたフェノール類としてライン34を通って反応工程1に供給される。
The remaining solution after recovering the solvent mainly contains phenols, but includes unrecovered solvent, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes, unreacted fluorenone, reaction byproducts, and the like. It is. This solution is discharged from the solvent purification step 8 through a line 29 and branched into a line 30 and a line 31. Since the solution contains a product, it is desirable to supply a part to the concentration step 3 through the line 30 according to the required recovery rate. Further, the remainder is supplied to the phenol purification step 9 through the line 31. Supplying the purified solvent to the concentration step 3 through the line 30 brings the advantage of reducing the caloric intensity in the phenol purification step 9. Furthermore, the product recovery rate can be increased. Moreover, this is also a preferred mode for controlling the concentration of the target component at the outlet of the concentration step 3.
As the phenol purification step 9, it is desirable to use vacuum distillation because phenols (for example, cresol) have a high boiling point. The solution passing through the line 31 is subjected to the phenol purification step 9 to remove light components in the line 32 and heavy components in the line 33, and is supplied to the reaction step 1 through the line 34 as purified phenols.

<第2の実施の形態>
図2は第2の実施の形態に係る工程図である。
第2の実施の形態における第1の実施の形態との相違点は、晶析工程5として、断熱冷却晶析缶を用いる場合において、蒸発させた溶媒は19bを通して循環使用する。ライン19aを通して、ライン18からの混合液と合わせながら循環使用することもできる。後者の場合、温度及び溶媒濃度によって、前記混合液との接触により結晶が析出する場合もあるが、析出がない場合には 十分に採用可能である。
他の相違点は、溶媒除去工程7で除去された溶媒の一部をライン24aを通して溶媒精製工程8へ供給するほか、ライン24bを通して直接濃縮液と混合する点である。溶媒除去工程7で除去された溶媒の一部を、ライン24bを通して直接濃縮液と混合することは、溶媒精製工程8での熱量原単位を低減させる利点をもたらす。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a process diagram according to the second embodiment.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the case of using an adiabatic cooling crystallization can as the crystallization step 5, the evaporated solvent is circulated through 19b. Through the line 19a, it can be recycled while being combined with the liquid mixture from the line 18. In the latter case, depending on the temperature and the solvent concentration, crystals may be precipitated by contact with the mixed solution. However, if there is no precipitation, it can be sufficiently employed.
Another difference is that a part of the solvent removed in the solvent removal step 7 is supplied to the solvent purification step 8 through the line 24a and is directly mixed with the concentrate through the line 24b. Mixing part of the solvent removed in the solvent removal step 7 with the concentrate directly through the line 24 b provides the advantage of reducing the caloric intensity in the solvent purification step 8.

<第3の実施の形態>
図3は第3の実施の形態に係る工程図である。
第3の実施の形態における第1の実施の形態との相違点は、濃縮工程3での蒸気をライン16を通してフェノール類精製工程9へ供給する点、晶析生成物分離工程6で得られる母液及び洗浄液を全量溶媒精製工程8へ供給する点、溶媒精製工程8で回収された溶媒の一部を濃縮工程3で得られた濃縮液と混合し、晶析工程5へ供給する点、溶媒を回収した後の残りの溶液をライン29を通して全量フェノール類精製工程9へ供給する点である。
<Third Embodiment>
FIG. 3 is a process diagram according to the third embodiment.
The difference of the third embodiment from the first embodiment is that the vapor in the concentration step 3 is supplied to the phenol purification step 9 through the line 16, and the mother liquor obtained in the crystallization product separation step 6 And a point where the washing liquid is supplied to the solvent purification step 8 in part, a part of the solvent recovered in the solvent purification step 8 is mixed with the concentrate obtained in the concentration step 3, and the solvent is supplied to the crystallization step 5. The remaining solution after the recovery is supplied to the phenol purification step 9 through the line 29 in its entirety.

<本発明の開示範囲>
本発明において使用するフェノ−ル類としては、フェノ−ル又はアルキルフェノ−ルであり、例えば2−C1-4アルキルフェノール(オルトクレゾールなど)が好ましく使用できる。
反応器としては、イオン交換樹脂の充填塔を使用でき、液をダウンフローとして、発生する反応熱はジャケットを通す温水により除去することができる。
触媒として使用するイオン交換樹脂としては、強酸性のスルホン酸型陽イオン交換樹脂を使用することができ、この陽イオン交換樹脂は水不溶性である必要がある。そして、反応系にイオウ化合物を存在させる場合は、この陽イオン交換樹脂のままであっても差し支えないが、存在させない場合は、陽イオン交換樹脂のスルホン酸基の一部をイオウ化合物で中和処理したイオン交換樹脂を使用するのが好ましい。前者の場合であっても、スルホン酸基の一部をイオウ化合物で中和処理したイオン交換樹脂を使用してもよい。他に使用することができるイオン交換樹脂としては、本明細書に記載の特許文献に記載のものが参照される。
晶析工程で存在させる極性溶媒としては、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類との包接結晶を生成する溶媒が使用される。晶析溶媒は、メタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類及びジイソプロピルエーテルなどのエーテル類から選択された少なくとも一種の極性溶媒で構成できる。
<Disclosure scope of the present invention>
The phenols used in the present invention are phenol or alkylphenol, and for example, 2-C 1-4 alkylphenol (such as ortho-cresol) can be preferably used.
As the reactor, a packed column of ion exchange resin can be used, and the reaction heat generated can be removed by warm water passing through a jacket by using the liquid as a down flow.
As the ion exchange resin used as a catalyst, a strongly acidic sulfonic acid type cation exchange resin can be used, and the cation exchange resin needs to be insoluble in water. When the sulfur compound is present in the reaction system, this cation exchange resin can be left as it is, but when it is not present, a part of the sulfonic acid group of the cation exchange resin is neutralized with the sulfur compound. It is preferred to use a treated ion exchange resin. Even in the former case, an ion exchange resin obtained by neutralizing a part of the sulfonic acid group with a sulfur compound may be used. Other ion exchange resins that can be used are those described in the patent literature described in this specification.
As a polar solvent to be present in the crystallization step, a solvent that forms an inclusion crystal with 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes is used. The crystallization solvent can be composed of at least one polar solvent selected from alcohols such as methanol, ketones such as acetone, and ethers such as diisopropyl ether.

以下に実施例及び比較例を示し本発明の効果を明らかにする。
〔実施例1〕
図1に示す工程に従って、原料に、9−フルオレノンとフェノール類としてオルトクレゾールを使用し、助触媒にβ−メルカプトプロピオン酸(以下βMPA)を使用して、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類としてBCFを連続的に製造する場合の原料原単位を、インベンシス社のシミュレータであるPRO/II(製品名)を用いて計算した。シミュレーション・パラメータとして、年間生産量は4000t/yとした。スルホン酸型イオン交換樹脂を用いた反応実験結果をもとにするとBCFの転化率は99%となるが、運転変動などを考慮して、BCFの転化率を95%、選択率を97%と設定し、副生成物はすべてWBCFになるとした。原料オルトクレゾールの純度は99.7wt%(不純物としてフェノール等を指定)、原料アセトンの純度は99.6wt%(不純物として水等を指定)とした。原料モル比率はオルトクレゾール/フルオレノンで20、フルオレノン/βMPAで40とした。「アセトンとBCFの包接化合物」のアセトンに対する溶解度曲線は実測値をもとに対数関数として近似した。
その結果、各原料原単位は、オルトクレゾールは0.680kg/kgBCF、フルオレノンは0.530kg/kgBCF、アセトンは0.024kg/kgBCFであった。ユーティリティ原単位は低圧スチームが1.2kg/kgBCF、中圧スチームが4.1kg/kgBCF、冷却水が0.20Ton/kgBCFであった。廃棄物量は廃水が0.0514kg/kgBCF、軽質廃棄物は0.020kg/kgBCF、中質廃棄物は0.020kg/kgBCF、重質廃棄物は0.13kg/kgBCFであった。
Examples and comparative examples are shown below to clarify the effects of the present invention.
[Example 1]
In accordance with the process shown in FIG. 1, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) was prepared using 9-fluorenone as a raw material and ortho-cresol as a phenol and β-mercaptopropionic acid (hereinafter referred to as βMPA) as a co-catalyst. ) The raw material basic unit when continuously producing BCF as fluorenes was calculated using PRO / II (product name) which is a simulator of Invensys. As a simulation parameter, the annual production amount was 4000 t / y. Based on the results of the reaction experiment using the sulfonic acid type ion exchange resin, the conversion rate of BCF is 99%, but considering the operational fluctuations, the conversion rate of BCF is 95% and the selectivity is 97%. All the by-products were set to WBCF. The purity of the raw material ortho-cresol was 99.7 wt% (designated phenol or the like as an impurity), and the purity of the raw material acetone was 99.6 wt% (designated water or the like as an impurity). The raw material molar ratio was 20 for orthocresol / fluorenone and 40 for fluorenone / βMPA. The solubility curve for acetone of the “inclusion compound of acetone and BCF” was approximated as a logarithmic function based on the actually measured values.
As a result, each raw material unit was 0.680 kg / kg BCF for orthocresol, 0.530 kg / kg BCF for fluorenone, and 0.024 kg / kg BCF for acetone. The utility unit was 1.2 kg / kg BCF for low pressure steam, 4.1 kg / kg BCF for medium pressure steam, and 0.20 Ton / kg BCF for cooling water. The amount of waste was 0.0514 kg / kg BCF for wastewater, 0.020 kg / kg BCF for light waste, 0.020 kg / kg BCF for medium waste, and 0.13 kg / kg BCF for heavy waste.

〔比較例1〕
同原料を使用し、バッチ方式で製造した場合、すなわち撹拌器、冷却器、および温度計を備えた2Lのガラス製反応器に、純度99%のフルオレノン70g、オルトクレゾール250g、βMPA0.4g、および濃硫酸15gを仕込み、55℃で6時間攪拌することにより、反応を行った。HPLCで確認した結果、フルオレノンの残存量は0.1%以下であった。得られた反応混合液に、トルエン300gおよび水80gを加え、32%水酸化ナトリウム水溶液をpHが約7になるまで加えて中和した後、水層を除去した。有機層を80℃に加温した後に、水80gで3回洗浄した。減圧蒸留により有機層からトルエン300gを回収したのち、有機層にトルエン−アセトンの混合溶媒(混合比率1:4)400mlを加えて70℃で1時間攪拌したのちに、10℃まで冷却し、再結晶させることにより、目的生成物であるBCF140gを得た。この場合には、BCF回収率89%、BCF純度99.7wt%、製品中のT−S濃度6.2ppmとなった。また、結晶粒度は約50μmであり、DRY晶の粒度分布の標準偏差は0.244であった。原料原単位は、オルトクレゾールは0.924kg/kgBCF、フルオレノンは0.529kg/kgBCF、βMPAは0.003kg/kgBCF、98%硫酸は0.091kg/kgBCF、アセトンは1.063kg/kgBCF、トルエンは0.15kg/kgBCFであった。ユーティリティ原単位は蒸気が6.062kg/kgBCF、廃棄物量は廃水が2.533kg/kgBCFであった。
[Comparative Example 1]
When the same raw material was used and manufactured in a batch mode, that is, in a 2 L glass reactor equipped with a stirrer, a cooler, and a thermometer, 70 g of 99% pure fluorenone, 250 g of orthocresol, 0.4 g of βMPA, and The reaction was performed by charging 15 g of concentrated sulfuric acid and stirring at 55 ° C. for 6 hours. As a result of confirmation by HPLC, the residual amount of fluorenone was 0.1% or less. To the obtained reaction mixture, 300 g of toluene and 80 g of water were added, and neutralized by adding a 32% aqueous sodium hydroxide solution until the pH was about 7, and then the aqueous layer was removed. The organic layer was heated to 80 ° C. and then washed 3 times with 80 g of water. After recovering 300 g of toluene from the organic layer by distillation under reduced pressure, 400 ml of a toluene-acetone mixed solvent (mixing ratio 1: 4) was added to the organic layer, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 1 hour. Crystallization gave 140 g of the desired product, BCF. In this case, the BCF recovery rate was 89%, the BCF purity was 99.7 wt%, and the TS concentration in the product was 6.2 ppm. The crystal grain size was about 50 μm, and the standard deviation of the DRY crystal grain size distribution was 0.244. The basic unit of raw materials is 0.924 kg / kg BCF for orthocresol, 0.529 kg / kg BCF for fluorenone, 0.003 kg / kg BCF for βMPA, 0.091 kg / kg BCF for 98% sulfuric acid, 1.063 kg / kg BCF for acetone, and toluene for It was 0.15 kg / kg BCF. The utility unit was 6.062 kg / kg BCF for steam and the amount of waste was 2.533 kg / kg BCF for waste water.

〔実施例2〕
図3に示す工程に従って、実施例1同様シミュレータによって計算したところ、各原料原単位は、オルトクレゾールは0.825kg/kgBCF、フルオレノンは0.563kg/kgBCF、アセトンは0.024kg/kgBCFであった。ユーティリティ原単位は低圧スチームが1.2kg/kgBCF、中圧スチームが4.8kg/kgBCF、冷却水が0.36Ton/kgBCFであった。廃棄物量は廃水が0.055kg/kgBCF、軽質廃棄物は0.020kg/kgBCF、中質廃棄物は0.020kg/kgBCF、重質廃棄物は0.32kg/kgBCFであった。
[Example 2]
According to the process shown in FIG. 3, the raw material basic unit was calculated to be 0.825 kg / kg BCF for orthocresol, 0.563 kg / kg BCF for fluorenone, and 0.024 kg / kg BCF for acetone, as calculated by the simulator as in Example 1. . The utility unit was 1.2 kg / kg BCF for low pressure steam, 4.8 kg / kg BCF for medium pressure steam, and 0.36 Ton / kg BCF for cooling water. The amount of waste was 0.055 kg / kg BCF for wastewater, 0.020 kg / kg BCF for light waste, 0.020 kg / kg BCF for medium waste, and 0.32 kg / kg BCF for heavy waste.

〔実施例3及び実施例4〕
図1に示す工程に従って、原料として、9−フルオレノンとフェノール類としてオルトクレゾールを使用し、助触媒としてβMPAを使用し、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類としてBCFを連続的に製造した。反応は、スルホン酸型陽イオン交換樹脂の充填層を有する反応器により行った。晶析工程において、間接冷却晶析器を使用した場合(実施例3)と断熱冷却晶析器を使用した場合(実施例4)との間で、得られる結晶について調べたところ、表1に示す結果が得られた。晶析機は容積30リットル・直径250ミリメートルのダブルプロペラ結晶缶を使用した。間接冷却晶析器(実施例3)では常圧を保持し、ジャケット温度と結晶缶内の温度差ΔTが5℃になるように調整し、結晶缶内温度を29℃に保持した。断熱冷却晶析器(実施例4)では結晶缶内圧力を140Torrに保持し、温度を28℃に保持した。結晶粒径及び粒度分布の分析には島津レーザ回折式流度分布測定装置(SALD−2000J)を用いた。分散材には水と界面活性剤を使用した。
[Example 3 and Example 4]
In accordance with the process shown in FIG. 1, 9-fluorenone and orthocresol as phenols are used as raw materials, βMPA is used as a cocatalyst, and BCF is continuously added as 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes. Manufactured. The reaction was carried out in a reactor having a packed bed of sulfonic acid type cation exchange resin. In the crystallization process, when the indirect cooling crystallizer was used (Example 3) and when the adiabatic cooling crystallizer was used (Example 4), the obtained crystals were examined. The results shown are obtained. The crystallizer used was a double propeller crystal can with a volume of 30 liters and a diameter of 250 mm. In the indirect cooling crystallizer (Example 3), normal pressure was maintained, the temperature difference ΔT in the jacket and the crystal can was adjusted to 5 ° C., and the temperature in the crystal can was maintained at 29 ° C. In the adiabatic cooling crystallizer (Example 4), the pressure inside the crystal can was kept at 140 Torr, and the temperature was kept at 28 ° C. A Shimadzu laser diffraction flow rate distribution analyzer (SALD-2000J) was used for analysis of crystal grain size and particle size distribution. Water and a surfactant were used as the dispersion material.

Figure 2008115139
Figure 2008115139

実施例3、4、比較例1より、連続プロセスによる結晶は、結晶の粒度分布が既存バッチプロセスの製品と比べてシャープである。このことより、連続プロセスでは、既存プロセスの製品よりろ過性が良く、洗浄効率が高いことが期待され、目標の製品品質を達成しやすいと考えられる。   From Examples 3 and 4 and Comparative Example 1, the crystals obtained by the continuous process have a sharper particle size distribution than the products of the existing batch process. From this, it is expected that the continuous process has better filterability and higher cleaning efficiency than the products of the existing process, and is likely to achieve the target product quality.

本発明により9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を製造するための第1の実施の形態の工程図である。It is process drawing of 1st Embodiment for manufacturing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene by this invention. 第2の実施の形態の工程図である。It is process drawing of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の工程図である。It is process drawing of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…反応工程、2…脱水工程、3…濃縮工程、5…晶析工程、6…晶析生成物分離工程、7…溶媒除去工程、8…溶媒精製工程、9…フェノール類精製工程。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction process, 2 ... Dehydration process, 3 ... Concentration process, 5 ... Crystallization process, 6 ... Crystallization product separation process, 7 ... Solvent removal process, 8 ... Solvent purification process, 9 ... Phenol purification process.

Claims (7)

以下の工程を含むことを特徴とする9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。
9−フルオレノンとフェノ−ル及びアルキルフェノ−ルから選ばれたフェノ−ル類とを、触媒としてスルホン酸型陽イオン交換樹脂を用いて縮合反応させ、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を生成させる反応工程、
前記反応工程から得られた反応生成物から水分を除去して、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含むフェノール類溶液を得る脱水工程、
前記脱水工程で得られた9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含む溶液からフェノール類を分離し、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を濃縮する濃縮工程、
前記濃縮工程で得られた濃縮液に溶媒を混合し、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類と溶媒とで構成される包接化合物を晶析させる晶析工程、
前記晶析工程で得られた晶析生成物から前記包接化合物を含む結晶を分離するとともに、分離結晶を洗浄する晶析生成物分離工程、
前記晶析生成物分離工程で得られた包接化合物を含むスラリーから溶媒を除去する溶媒除去工程、
前記溶媒除去工程で得られた溶媒を含む液、前記晶析生成物分離工程で得られた母液及び洗浄液のうち少なくとも一部を精製する溶媒精製工程、
前記溶媒精製工程で得られた液の少なくとも一部を精製して前記反応工程へ供給するフェノール類精製工程。
The continuous manufacturing method of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene characterized by including the following processes.
9,9-bis (4-hydroxyphenyl) is subjected to a condensation reaction of 9-fluorenone with phenol selected from phenol and alkylphenol using a sulfonic acid type cation exchange resin as a catalyst. A reaction process for producing fluorenes,
A dehydration step of removing water from the reaction product obtained from the reaction step to obtain a phenol solution containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes;
A concentration step of separating phenols from the solution containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes obtained in the dehydration step and concentrating 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes;
A crystallization step of mixing a solvent with the concentrated liquid obtained in the concentration step and crystallizing an inclusion compound composed of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes and the solvent,
A crystallization product separation step of separating the crystal containing the inclusion compound from the crystallization product obtained in the crystallization step and washing the separated crystal;
A solvent removal step of removing the solvent from the slurry containing the clathrate compound obtained in the crystallization product separation step,
A solvent purification step for purifying at least a part of the liquid containing the solvent obtained in the solvent removal step, the mother liquor obtained in the crystallization product separation step, and the washing solution;
A phenol purification step in which at least a part of the liquid obtained in the solvent purification step is purified and supplied to the reaction step.
前記晶析生成物分離工程で得られた母液及び洗浄液の少なくとも一部を、前記濃縮工程で得られた濃縮液と混合する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。   The 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein at least a part of the mother liquor and the washing liquid obtained in the crystallization product separation step are mixed with the concentrate obtained in the concentration step. Continuous manufacturing method. 前記溶媒除去工程で得られた溶媒を含む液の少なくとも一部を、前記濃縮工程で得られた濃縮液と混合する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。   The continuous 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein at least a part of the liquid containing the solvent obtained in the solvent removal step is mixed with the concentrated liquid obtained in the concentration step. Production method. 前記溶媒精製工程で得られた液の少なくとも一部を、前記脱水工程で得られた9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類を含む溶液と共に、前記濃縮工程に供給する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。   2. At least a part of the liquid obtained in the solvent purification step is supplied to the concentration step together with a solution containing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes obtained in the dehydration step. Of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes. 前記濃縮工程で得られたフェノール類を含む液を、前記反応工程に供給する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。   The method for continuously producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein a liquid containing phenols obtained in the concentration step is supplied to the reaction step. 前記晶析工程において、断熱条件下で溶媒を蒸発させて、前記包接化合物を晶析させる請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。   The method for continuously producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein in the crystallization step, the inclusion compound is crystallized by evaporating the solvent under adiabatic conditions. 前記晶析工程において、断熱条件下で蒸発させた溶媒の少なくとも一部を冷却し、晶析工程に還流する請求項1記載の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類の連続製造方法。   The continuous production method of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes according to claim 1, wherein in the crystallization step, at least a part of the solvent evaporated under adiabatic conditions is cooled and refluxed to the crystallization step. .
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