JPH0871433A - イオン交換樹脂 - Google Patents

イオン交換樹脂

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JPH0871433A
JPH0871433A JP6209913A JP20991394A JPH0871433A JP H0871433 A JPH0871433 A JP H0871433A JP 6209913 A JP6209913 A JP 6209913A JP 20991394 A JP20991394 A JP 20991394A JP H0871433 A JPH0871433 A JP H0871433A
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JP
Japan
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exchange resin
ion exchange
acetone
ion
phenol
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JP6209913A
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Takahiro Sugawara
貴博 菅原
Michi Watanabe
美地 渡辺
Yoshikazu Shirasaki
美和 白崎
Toshitaka Suzuki
利卓 鈴木
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 N−メチル−N−3−メルカプトプロピルピ
ロリジウムがイオン結合した強酸性スルホン酸型イオン
交換樹脂。 【効果】 本発明のイオン交換樹脂を触媒として使用す
れば、フェノールとアセトンとの縮合反応により、高い
アセトン転化率で効率的にビスフェノールAを製造する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強酸性スルホン酸型イ
オン交換樹脂、詳しくは、フェノールとアセトンの縮合
反応によってビスフェノールAを製造する際の触媒とし
て用いられるイオン交換樹脂に関する。ビスフェノール
Aは、エポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂の原料とな
る有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】フェノールとアセトンの縮合反応によっ
てビスフェノールAを製造する際の触媒として、強酸性
スルホン酸型イオン交換樹脂と共にメルカプト基を有す
る化合物を併用する方法は公知であり、具体的には、反
応系内にメルカプト基を有する化合物を共存させる方法
(特公昭45−10337号公報、フランス国特許13
73796号明細書等)、メルカプト基を有する化合物
を強酸性イオン交換樹脂に共有結合させる方法(特公昭
37−14721、特開昭56−21650、特開昭5
7−87864、特開昭59−109503号公報
等)、メルカプト基を有するアミン類を強酸性イオン交
換樹脂にイオン結合させる方法等が知られている。
【0003】これらの中で、メルカプトアミン類をイオ
ン結合させた強酸性イオン交換樹脂を使用する方法は、
1)メルカプトアミン類が生成物中に混入しない、2)
触媒の調製が容易であるという点で、メルカプト基を有
する化合物を共有結合させる方法や、単に、反応系内に
メルカプト基を有する化合物を共存させる方法よりも優
れた方法である。
【0004】メルカプトアミン類をイオン結合させた強
酸性イオン交換樹脂を使用する方法としては、2−メル
カプトエチルアミン(特公昭46−19953、特開昭
62−298454号公報)、N−プロピルメルカプト
アルキルアミン(特開昭60−137440号公報)を
イオン結合させた強酸性イオン交換樹脂を用いる方法が
知られている。また、四級アンモニウム塩をイオン結合
させた強酸性イオン交換樹脂を使用する方法としては、
N,N,N−トリメチル−2−メルカプトエチルアンモ
ニウム、N−(2−ヒドロキシル−3−メルカプトプロ
ピル)ピリジニウム、N−メチル−N−(2−ヒドロキ
シル−3−メルカプトプロピル)モルフォリウム、及
び、N−ベンジル−N,N−ジメチル−2−メルカプト
エチルアンモニウムをイオン結合させた(チエコスロバ
キア国特許184988号明細書)強酸性イオン交換樹
脂を用いる方法が知られている。しかしながら、いずれ
の方法でも、アセトンの転化率は50〜75%程度しか
ないという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アセトンの
転化率が高く、経済的に有利なアセトンとフェノールの
縮合反応によりビスフェノールAを製造するための強酸
性スルホン酸型イオン交換樹脂触媒を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、アセトンとフ
ェノールの縮合反応によりビスフェノールAを製造する
際の触媒として優れた性能を有する、N−メチル−N−
3−メルカプトプロピルピロリジウムがイオン結合し
た、スルホン化されたスチレン−ジビニルベンゼン共重
合体からなる強酸性イオン交換樹脂を提供するものであ
る。
【0007】本発明のイオン交換樹脂に使用されるN−
メチル−N−3−メルカプトプロピルピロリジウムは、
例えば、N−3−クロロプロピルピロリジン塩酸塩とチ
オ硫酸ナトリウムを反応させてブンテ塩とし、これを酸
分解してN−3−メルカプトプロピルピロリジンのジス
ルフィドを合成し、ジメチル硫酸等のメチル化剤でメチ
ル化して、これをさらに還元することにより合成するこ
とができる。
【0008】イオン交換樹脂としては、スルホン化され
たスチレン−ジビニルベンゼン共重合体からなる強酸性
イオン交換樹脂が好ましく、共重合体中のジビニルベン
ゼン単位の含有量は2〜40%であるものが好ましい。
イオン交換樹脂の交換容量は、水含有状態で 0.5〜2.5
meq./ml のものが、乾燥状態では 3.0〜7.0 meq./mlの
ものが好ましい。イオン交換樹脂の粒径分布は、200
〜1500μmの粒径のものが95%以上含まれるよう
なものが好ましい。具体的には、例えば、アンバーリス
ト15、31、32(ローム&ハース社製商品名)、ダ
ウエックス50W、88(ダウ・ケミカル社製商品
名)、ダイヤイオンSK1B,SK102、SK10
4、PK208、PK212、RCP160H、RCP
170H(三菱化成社製商品名)などが例示できる。
【0009】これらのイオン交換樹脂は酸型で使用す
る。ナトリウム型の場合は、塩酸等の酸で処理し酸型に
して用いる。これらのイオン交換樹脂は水を含有した状
態で市販されているが、脱水等の特別な処理をすること
なくそのまま使用できる。
【0010】強酸性イオン交換樹脂のスルホン酸基にN
−メチル−N−3−メルカプトプロピルピロリジウムを
結合するには、イオン交換樹脂のスルホン酸基のプロト
ンとN−メチル−N−3−メルカプトプロピルピロリジ
ウムカチオンをイオン交換すればよい。具体的には、イ
オン交換水に溶解したN−メチル−N−3−メルカプト
プロピルピロリジウムの対アニオンを、予めアセテート
アニオン、炭酸アニオン、水酸アニオン等のスルホン酸
アニオンと容易にイオン交換するアニオンに変換し、イ
オン交換水に分散させた強酸性イオン交換樹脂中に加
え、0.1〜2時間撹拌することによりなされる。
【0011】強酸性イオン交換樹脂に対する、N−メチ
ル−N−3−メルカプトプロピルピロリジウムの使用量
は、通常、強酸性イオン交換樹脂の全スルホン酸基に対
し、5〜40モル%、好ましくは8〜30モル%であ
る。イオン結合量が5モル%以下ではN−メチル−N−
3−メルカプトプロピルピロリジウムによる触媒効果が
十分発揮されず、また40%以上ではスルホン酸量の減
少によって触媒活性が低下するため好ましくない。本発
明のN−メチル−N−3−メルカプトプロピルピロリジ
ウムがイオン結合した強酸性イオン交換樹脂は、他のも
のに比べ非常に高いアセトン転化率を示す。
【0012】上記のようにして得られたN−メチル−N
−3−メルカプトプロピルピロリジウムがイオン結合し
た強酸性イオン交換樹脂(以下、変性樹脂と略記する)
は、アセトンとフェノールの縮合反応に使用する場合に
は、前処理として、変性樹脂の体積の5〜200倍のイ
オン交換水を、20〜80℃の温度で、液時空間速度
(LHSV)0.5〜50hr-1で通液し、さらに変性
樹脂の体積の5〜200倍のフェノールを、40〜11
0℃の温度で、LHSV0.5〜50hr-1で通液す
る。この処理により変性樹脂は水からフェノールへ溶媒
交換され、反応に使用することができるようになる。
【0013】本反応は、通常、変性樹脂を充填した反応
器にフェノールとアセトンを含有する原料混合物を連続
的に供給して反応を行う固定床流通反応方式で行われ
る。原料混合物の供給はLHSV0.1〜20hr-1
好ましくは0.5〜10hr-1の範囲で行われる。反応
温度は40〜120℃、好ましくは60〜100℃の範
囲である。反応温度が40℃以下では反応速度が遅く、
また120℃以上の温度では変性樹脂の劣化が著しく副
生物も増加するため好ましくない。
【0014】フェノールとアセトンのモル比は、アセト
ン1モルに対しフェノールが3〜30モル、好ましくは
5〜20モルの範囲である。フェノールの使用量がこれ
以下だと、副生物が増加するため好ましくなく、30モ
ル以上使用してもその効果にほとんど影響はなく、むし
ろ回収再使用するフェノールの量が増大するため経済的
ではない。
【0015】反応混合物から目的物質であるビスフェノ
ールAの分離精製は、例えば、未反応フェノールを回収
しビスフェノールAとフェノールのアダクトを結晶とし
て分離、蒸留等の操作でアダクトからフェノールを回収
するという公知の方法で行うことができる。
【0016】
【実施例】次に、実施例及び反応例により本発明をさら
に具体的に説明する。なお、反応例におけるアセトン転
化率、4,4′−ビスフェノールA(BPA)選択率、
変性率及びスルホン酸残存率は次式より算出した(単位
はいずれも%)。
【0017】
【数1】
【0018】実施例 100mlナス型フラスコにN−3−クロロプロピルピ
ロリン塩酸塩9.2g、チオ硫酸ナトリウム8.7g及
び蒸留水50mlを仕込、還流下2時間加熱した。35
%塩酸5.2gを加えてさらに1時間加熱還流を続け
た。氷浴で冷却しながら水酸化ナトリウム5gを徐々に
加えて塩基性とし、酢酸エチル50mlで2回抽出を行
った。無水炭酸カリウムで脱水後、溶媒を留去し減圧蒸
留を行ったところ、ビス(N−3−ピロリジノプロピ
ル)ジスルフィド5.5gが得られた。
【0019】このジスルフィド1.3gをイソプロパノ
ール30m1に溶解し、ジメチル硫酸1.6gを加え、
60℃で2時間攪拌した後溶媒を留去し、ビス(N−メ
チル−3−プロピルピロリジウム)ジスルフィド ビス
(メチルサルフェート)塩の白色結晶3.0gを得た。
この結晶をイオン交換水50m1に溶解し、予めアセテ
ート型にイオン交換した強塩基性イオン交換樹脂ダイヤ
イオンPA306(三菱化成社製商品名)100mlを
充填したカラムにLHSV約0.5hr-1で通液し、更
にイオン交換水150mlを通液してジスルフィドの対
アニオンをメチルサルフェートからアセテートに交換し
た。回収されたジスルフィドの水溶液に4−ジオキサン
100mlとトリフェニルホスフィン3.2gを加え、
窒素雰囲気下60℃で3時間加熱攪拌した。
【0020】この溶液を予め1,4−ジオキサン100
ml、イオン交換水50mlの混合液に懸濁させたアン
バーリスト31(ローム&ハース社製、交換容量1.7
9meq/wet−g)21.0gを含むスラリー中に
加え、室温で30分間撹拌した。イオン交換樹脂を濾過
し、ガラス製のカラムに充填し、1,4−ジオキサン/
イオン交換水=1/1の混合液200mlをLHSV1
hr-1通液し、樹脂中のトリフェニルホスフィン及びそ
のオキシドを洗い流した。さらにイオン交換水400m
lを通液し、溶媒を置換した。濾過によって回収したと
ころ20.9gの変性アンバーリスト31が得られた。
メルカプト基及び酸量の分析より、変性率は14.6%
で、スルホン酸残存率は85.4%であった。
【0021】この変性アンバーリスト31、14mlを
内径7.6mm、全長320mmのステンレスカラムに
充填し、70℃でフェノールをLHSV3hr-1で24
時間流した。次に、フェノール/アセトン=10/1
(モル比)の混合液を70℃、LHSV1.0hr-1
通液し、150時間連続反応を行った。150時間後の
アセトン転化率は90.1%、4,4′−BPA選択率
は94.3%であった。
【0022】比較例1 実施例と同様な方法で、N,N−ジメチル−2−クロロ
エチルアミン塩酸塩を用いて合成した対応するメルカプ
トアンモニウムがイオン結合した変性アンバーリスト3
1を調製した。これらを用い、実施例と同じ条件で反応
を行なった。150時間後の反応結果を表1に示した。
【0023】比較例2 実施例と同様な方法で、N,N−ジメチル−2−クロロ
エチルアミン塩酸塩を用いて、ビス(N,N−ジメチル
−2−アミノエチル)ジスルフィドを合成した。このジ
スルフィド0.7gを1,4−ジオキサン50ml、イ
オン交換水25mlの混合液に溶解し、トリフェニルホ
スフィン2.5gを加えて、窒素雰囲気下60℃で2時
間加熱攪拌し、ジスルフィドを還元してN,N−ジメチ
ル−2−メルカプトエチルアミンとした。
【0024】この溶液を予め1,4−ジオキサン50m
l、イオン交換水25mlの混合液に懸濁させたアンバ
ーリスト31、18.0gを含むスラリー中に加え、室
温で30分間撹拌した。イオン交換樹脂を濾過し、ガラ
ス製のカラムに充填し、1,4−ジオキサン/イオン交
換水=1/1の混合液100mlをLHSV1hr-1
通液し、さらにイオン交換水200mlを通液して溶媒
を置換した。濾過によって回収したところ17.8gの
変性アンバーリスト31が得られた。この変性樹脂を用
いて、実施例と同一条件で150時間連続反応を行っ
た。
【0025】比較例3〜4 比較例2と同様な方法で、N−メチル−3−クロロプロ
ピルアミン、及び、2−クロロエチルアミンを用いて合
成した対応するメルカプトアミンがイオン結合した変性
アンバーリスト31を調製した。これらを用い、実施例
と同じ条件で反応を行なった。150時間後の反応結果
を表1に示した。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明のイオン交換樹脂を触媒として使
用すれば、フェノールとアセトンとの縮合反応により、
高いアセトン転化率で効率的にビスフェノールAを製造
することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 39/16 9155−4H (72)発明者 鈴木 利卓 茨城県稲敷郡阿見町中央8丁目3番1号 三菱油化株式会社筑波総合研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N−メチル−N−3−メルカプトプロピ
    ルピロリジウムがイオン結合した強酸性スルホン酸型イ
    オン交換樹脂。
  2. 【請求項2】 結合したN−メチル−N−3−メルカプ
    トプロピルピロリジウムの量が、スルホン酸基の5〜4
    0モル%である請求項1記載のイオン交換樹脂。
  3. 【請求項3】 イオン交換樹脂が、スチレン−ジビニル
    ベンゼン共重合体である請求項1記載のイオン交換樹
    脂。
JP6209913A 1994-09-02 1994-09-02 イオン交換樹脂 Pending JPH0871433A (ja)

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