JP4861128B2 - Continuous production method of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes - Google Patents
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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かった。
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 (
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.
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.
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、各工程に適した物質循環がされるように工程を組み合わせることにより原料原単位及びエネルギー原単位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 through a series of organically coupled steps, and particularly suitable for each step. It was found that the raw material basic unit and the energy basic unit can be suppressed by combining the processes so that the material is circulated.
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−ル類とを触媒の存在下で縮合反応させ、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から9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類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結晶を含むスラリーから溶媒を除去して製品化する溶媒除去工程、
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して溶媒を再利用するための溶媒精製工程、
前記晶析生成物分離工程で得られた母液及び前記溶媒精製工程で精製溶媒を回収した残りの液のうち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.
A reaction step in which 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes are produced by a condensation reaction of 9-fluorenone with a phenol selected from phenol and alkylphenol in the presence of a catalyst;
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 crystallizing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes from the concentrate obtained in the concentration step;
A crystallization product separation step of separating crystals from the crystallization product obtained in the crystallization step and washing the separated crystals;
A solvent removal step of removing the solvent from the slurry containing the crystals obtained in the crystallization product separation step to produce a product;
A solvent purification step for reusing the solvent by 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 mother liquor obtained in the crystallization product separation step and the remaining liquid from which the purification solvent is recovered in the solvent purification step is purified and supplied to the reaction step.
〔請求項2記載の発明〕
前記溶媒精製工程で得られた液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 2]
The 9,9-bis according to claim 1, wherein 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. A continuous process for producing (4-hydroxyphenyl) fluorenes.
〔請求項3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 3]
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.
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、連続プロセスにより得られた結晶粒径は約60〜80μm程度であり、1.2〜1.6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、連続プロセスによる結晶は、結晶粒径が大きく、濁りがないことから、結晶中への母液の巻き込みが少ないものであると考えられ、結晶の純度が高いものとなる。また、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うことができることから、目標の製品品質を達成できる。
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, the crystal grain size obtained by the conventional batch process was about 50 μm, but the crystal grain size obtained by the continuous process was about 60 to 80 μm, about 1.2 to 1.6 times. A colorless transparent crystal having a particle size is obtained, and the crystal particle size is large.
As described above, since the crystal by the continuous process has a large crystal grain size and is not turbid, it is considered that the mother liquor is little involved in the crystal, and the purity of the crystal is high. In addition, since the amount of the mother liquor adhering to the crystal is small, it is possible to perform the crystal cleaning efficiently and continuously, thereby achieving the target product quality.
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や、スルホン酸型陽イオン交換樹脂が用いられるが、スルホン酸型陽イオン交換樹脂の使用が望ましい。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。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。
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。
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 mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid or a sulfonic acid type cation exchange resin is used, and it is desirable to use a sulfonic acid type cation exchange resin. Further, if necessary, conventional thiols as cocatalysts 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. 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.
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
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.
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。この脱水工程2には反応で生成した水を除去する他、必要に応じて触媒等を除去する機能も含むものとする。すなわち脱水工程2は、アルカリによる酸触媒の中和、有機溶媒による水の分離・抽出、蒸発、蒸留などを適宜組み合わせた複合工程であってもよい。なお、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れば中和を必要としないので好ましい。
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。
The reaction product obtained in the reaction step 1 is supplied to the
In the
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る。
晶析工程5で得られた結晶を含むスラリーは、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では固液分離された結晶の洗浄液として、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
The slurry containing the crystals obtained in the
溶媒除去工程7では洗浄結晶中に含まれる溶媒を除去し、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り、たとえばトルエンを使用できる。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。操作温度は180℃以下、望ましくは120℃以下で行われる。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。
In the solvent removal step 7, the solvent contained in the washing crystal is removed, and a high-
ライン21を通る母液及びライン22を通る洗浄液には溶媒が含まれているので、溶媒精製工程8で回収する。溶媒精製工程8においても製品の着色や品質劣化防止のため180℃以下、望ましくは120℃以下で操作する必要があり、減圧蒸留を用いるのが望ましい。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、残りを晶析生成物分離工程の洗浄液として使用する。
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から排出され濃縮工程3へ供給する。
Since the mother liquid passing through the
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 the
晶析生成物分離工程6の母液の一部は、ライン31によりフェノール類精製工程9へ供給される。
フェノール類精製工程9は、製品の着色や品質劣化防止のため200℃以下、望ましくは140℃以下で操作する必要があるが、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を通る母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(WBCFなど)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。
A part of the mother liquor in the crystallization
The
<第2の実施の形態>
図2は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2の実施の形態に係る工程図である。各工程を示す番号は図1と同じである。
第2の実施の形態は第1の実施の形態と共通する工程及びラインを含んでいるが、以下の点で相違している。
濃縮工程3での蒸気はライン16を通して、フェノール類精製工程9に送られる。また、晶析生成物分離工程6で得られた母液と洗浄液はともに全量が溶媒精製工程8へ送られる。溶媒精製工程8で溶媒を回収した後の残りの溶液は全量がライン29を通ってフェノール類精製工程9へ送られ、軽質成分と重質成分が分離除去される。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a process diagram according to the second embodiment for producing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes. The number which shows each process is the same as FIG.
The second embodiment includes processes and lines common to the first embodiment, but differs in the following points.
The steam in the concentration step 3 is sent to the
<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、たとえば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る。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。
<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 the catalyst, for example, a strongly acidic sulfonic acid type cation exchange resin can be used. Other ion exchange resins that can be used are those described in the patent literature described in this specification.
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2000t/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フルオレノンの転化率は99%となるが、運転変動などを考慮して、フルオレノンの転化率を95%、BCF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)、原料トルエンの純度は99.9wt%(不純物としてベンゼン等を指定)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。BCFのオルトクレゾール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0.77kg/kgBCF、フルオレノンは0.57kg/kgBCF、トルエンは0.0022kg/kgBCFであった。ユーティリティ原単位は低圧スチームが0.4kg/kgBCF、中圧スチームが4.5kg/kgBCF、冷却水が0.5Ton/kgBCFであった。廃棄物量は廃水が0.054kg/kgBCF、軽質廃棄物は0.002kg/kgBCF、中質廃棄物は0.02kg/kgBCF、重質廃棄物は0.27kg/kgBCFであった。BCF回収率は90%となり、BCF純度は99.6wt%、製品中のT−S濃度は5.2ppmとなった。
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 2000 t / y. The conversion rate of fluorenone is 99% based on the results of the reaction experiment using the sulfonic acid type ion exchange resin. However, the conversion rate of fluorenone is 95% and the BCF selectivity is 97% in consideration of operational fluctuations. And all the by-products became 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 toluene was 99.9 wt% (designated benzene or the like as an impurity). The raw material molar ratio was 20 for orthocresol / fluorenone and 40 for fluorenone / βMPA. The solubility curve of BCF in ortho-cresol was approximated as a logarithmic function based on the actually measured values.
As a result, each raw material unit was 0.77 kg / kg BCF for orthocresol, 0.57 kg / kg BCF for fluorenone, and 0.0022 kg / kg BCF for toluene. The utility unit was 0.4 kg / kg BCF for low pressure steam, 4.5 kg / kg BCF for medium pressure steam, and 0.5 Ton / kg BCF for cooling water. The amount of waste was 0.054 kg / kg BCF for wastewater, 0.002 kg / kg BCF for light waste, 0.02 kg / kg BCF for medium waste, and 0.27 kg / kg BCF for heavy waste. The BCF recovery rate was 90%, the BCF purity was 99.6 wt%, and the TS concentration in the product was 5.2 ppm.
〔比較例1〕
同原料を使用し、バッチ方式で製造した。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であった。また、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]
Using the same raw material, it was manufactured in a batch system. That is, a 2 L glass reactor equipped with a stirrer, a cooler, and a thermometer was charged with 70 g of fluorenone having a purity of 99%, 250 g of orthocresol, 0.4 g of βMPA, and 15 g of concentrated sulfuric acid and stirred at 55 ° C. for 6 hours. The reaction was carried out. 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. The raw material basic unit 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, Toluene 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2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、オルトクレゾールは1.30kg/kgBCF、フルオレノンは0.96kg/kgBCF、トルエンは0.0025kg/kgBCFであった。ユーティリティ原単位は低圧スチームが0.4kg/kgBCF、中圧スチームが8.1kg/kgBCF、冷却水が0.8Ton/kgBCFであった。廃棄物量は廃水が0.093kg/kgBCF、軽質廃棄物は0.002kg/kgBCF、中質廃棄物は0.02kg/kgBCF、重質廃棄物は1.15kg/kgBCFであった。BCF回収率は54%となり、BCF純度は99.1wt%、製品中のT−S濃度は5.0ppmとなった。
[Example 2]
According to the process shown in FIG. 2, the same calculation as in Example 1 was performed using a simulator. As a result, orthocresol was 1.30 kg / kg BCF, fluorenone was 0.96 kg / kg BCF, and toluene was 0.0025 kg / kg BCF. The utility unit was 0.4 kg / kg BCF for low pressure steam, 8.1 kg / kg BCF for medium pressure steam, and 0.8 Ton / kg BCF for cooling water. The amount of waste was 0.093 kg / kg BCF for wastewater, 0.002 kg / kg BCF for light waste, 0.02 kg / kg BCF for medium waste, and 1.15 kg / kg BCF for heavy waste. The BCF recovery rate was 54%, the BCF purity was 99.1 wt%, and the TS concentration in the product was 5.0 ppm.
〔実施例3〕
図1に示す工程に従って、原料に、9−フルオレノンとオルトクレゾールを使用し、助触媒にβMPAを使用して、BCFを製造し、結晶粒度を測定した。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。メディアン径は74μm、平均粒径は66μmであった。
Example 3
According to the process shown in FIG. 1, BCF was produced using 9-fluorenone and ortho-cresol as raw materials and βMPA as a cocatalyst, and the crystal grain size was measured. For the analysis, a Shimadzu laser diffraction flow rate distribution measuring device (SALD-2000J) was used. Water and a surfactant were used as the dispersion material. The median diameter was 74 μm, and the average particle diameter was 66 μm.
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 (3)
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−ル類とを触媒の存在下で縮合反応させ、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から9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン類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結晶を含むスラリーから溶媒を除去して製品化する溶媒除去工程、
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して溶媒を再利用するための溶媒精製工程、
前記晶析生成物分離工程で得られた母液及び前記溶媒精製工程で精製溶媒を回収した残りの液のうち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.
A reaction step in which 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes are produced by a condensation reaction of 9-fluorenone with a phenol selected from phenol and alkylphenol in the presence of a catalyst. ,
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 crystallizing 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorenes from the concentrate obtained in the concentration step;
A crystallization product separation step of separating crystals from the crystallization product obtained in the crystallization step and washing the separated crystals;
A solvent removal step of removing the solvent from the slurry containing the crystals obtained in the crystallization product separation step to produce a product;
A solvent purification step for reusing the solvent by 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 mother liquor obtained in the crystallization product separation step and the remaining liquid from which the purification solvent is recovered in the solvent purification step is purified and supplied to the reaction step.
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