JPH09132544A - 新規な共触媒を用いたビスフエノール類の製造方法 - Google Patents

新規な共触媒を用いたビスフエノール類の製造方法

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JPH09132544A
JPH09132544A JP8295860A JP29586096A JPH09132544A JP H09132544 A JPH09132544 A JP H09132544A JP 8295860 A JP8295860 A JP 8295860A JP 29586096 A JP29586096 A JP 29586096A JP H09132544 A JPH09132544 A JP H09132544A
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ion exchange
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acid
alkyl
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Claus Wulff
クラウス・ブルフ
Gerhard Fennhoff
ゲルハルト・フエンホフ
Alfred Eitel
アルフレート・アイテル
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Bayer AG
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 新規な共触媒を用いたビスフェノール類の製
造方法。 【解決手段】 濃鉱酸、例えば塩酸および/または塩化
水素ガスなどを酸触媒とし反応媒体に不溶なマトリック
スにイオン対結合で固定させたメルカプタンを共触媒と
して用いてモノフェノール類とカルボニル化合物、例え
ばアルデヒド類またはケトン類などから一般式1のビス
フェノール類を合成する。 〔RおよびRは独立して水素、ハロゲン、C−C
アルキル、C−Cシクロアルキル、C−C10
リールまたはC−C12アラルキル、mは4〜7の整
数、RおよびRは各Xに関して独立して選択可能で
あり独立して水素またはC−Cアルキルを表し、X
は炭素を表すが1個以上の原子X上でRとRが同時
にアルキルを表す〕

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、濃鉱酸、例えば塩酸および/ま
たは塩化水素ガスなどを酸触媒として用いそして反応媒
体に不溶なマトリックスにイオン対結合で固定させたメ
ルカプタンを共触媒として用いてモノフェノール類とカ
ルボニル化合物、例えばアルデヒド類またはケトン類な
どからビスフェノール類を合成することに関する。
【0002】塩酸などの如き触媒(米国特許第31 8
2 308号;21 91 831号)を用いそしてま
た硫黄含有化合物を共触媒として用いてフェノール類と
カルボニル化合物を縮合させるとビスフェノール類が生
じることは公知である(例えばチオグリコール酸の使用
および3−メルカプトプロピオン酸の使用は米国特許第
24 68 982号および26 23 908号から
公知であり、アルキルメルカプタンの添加は米国特許第
27 75 620号から公知であり、そして硫化水素
の添加はChemical Abstracts 5
8、1403eから公知である)。実際の操作におい
て、公知の硫黄含有共触媒を用いると生じるビスフェノ
ールがかなり変色し、適当な精製手段、例えばビスフェ
ノールの結晶化を行いそして硫黄化合物を洗い流すこと
などを行って残渣が残らないようにそれらを除去しない
と、その後それらから製造する製品、例えばポリカーボ
ネート類、コポリカーボネート類、ポリエステル類、コ
ポリエステル類またはエポキシ樹脂などがかなり変色す
る可能性がある。特に合成で共触媒を非常に高い濃度で
用いる必要があるビスフェノール類の場合、その硫黄含
有成分を除去するのはしばしば困難であり、特に例えば
処理中に熱応力がかかると、必要とされる目標化合物の
望ましくない損失を伴うことになる。
【0003】他方、共触媒を均一相で仕込むのではな
く、これを遊離体混合物に添加するに先立って、反応媒
体に不溶なマトリックスにイオン結合で前以て結合させ
ておくと、これを濾過または遠心分離で完全に除去する
ことが容易になり得る。このような形態の共触媒を用い
ると、この上に記述した品質問題を起こすことなく極め
て高い濃度で共触媒を用いることが可能になる。
【0004】樹脂マトリックスに固定させた共触媒を用
いたビスフェノール類の合成はドイツ特許出願公開第3
619 450号(例えばアミノアルキルメルカプタ
ン単位を使用)またはドイツ特許出願公開第3 727
641号(例えばチアゾリジン単位を使用)に記述さ
れており、そこでは、同様に必要とされる酸触媒もまた
樹脂マトリックスにスルホン酸基の形態で結合させてい
る。
【0005】しかしながら、そのような方法は必ずしも
全てのビスフェノールの製造に等しく適切であるとは限
らない。1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
3,3,5−トリメチルシクロヘキサン型のジヒドロキ
シジフェニルシクロアルカン類の如きビスフェノール類
は、そのようにして比較的高級なアルキル基を有するケ
トン類から得ることができるとしても、その適当なケト
ンからの変換率は相対的に低くかつ望まれない副生成物
が生じることに関連して選択率も低い。
【0006】ここに、濃鉱酸、例えば塩酸および/また
は塩化水素ガスと一緒に架橋ポリスチレンマトリックス
を基とするスルホン酸イオン交換樹脂(このスルホン酸
基をアミノメルカプタンおよび/またはチアゾリジンで
部分的、好適には完全に中和しておく)を用いると式
(I)で表されるビスフェノール類、例えば1,1−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチ
ルシクロヘキサンなどを問題なく高いケトン変換率およ
び高い選択率で製造することができ、そして相当する共
触媒、例えばメルカプタン類などを均一相で用いた場合
に比較して短い反応時間で完全なケトン変換率に到達す
ることを見い出した。
【0007】従って、本発明は下記の式(V)で表され
るフェノール類と下記の式(VI)で表されるケトン類
を反応させることで下記の式(I)で表されるビスフェ
ノール類を製造する方法を提供する。
【0008】式(I)で表されるビスフェノール類は、
【0009】
【化4】
【0010】[ここで、R1およびR2は、互いに独立し
て、水素、ハロゲン、好適には塩素または臭素、C1
8アルキル、C5−C6シクロアルキル、C6−C10アリ
ール、好適にはフェニル、またはC7−C12アラルキ
ル、好適にはフェニル−C1−C4−アルキル、特にベン
ジルを表し、mは、4から7の整数、好適には4または
5を表し、R3およびR4は、各Xに関して独立して選択
可能であり、互いに独立して、水素またはC1−C6アル
キルを表し、そしてXは、炭素を表すが、但し少なくと
も1個の原子X上でR3とR4が同時にアルキルを表す、
好適には1から2個の原子X上、特に1個の原子X上の
みでR3とR4が同時にアルキルであることを条件とす
る]である。
【0011】好適なアルキル基はメチルであり、そして
フェニルで二置換されているC原子(C−1)に対して
α位に位置するX原子は好適にはジアルキル置換されて
おらず、他方C−1に対してβ位に位置するX原子はア
ルキルで二置換されているのが好適である。特に、本発
明は、式(I)において環状脂肪族基中に環C原子を5
または6個有するジヒドロキシジフェニルシクロアルカ
ン類(m=4または5)、例えば式
【0012】
【化5】
【0013】などで表されるジフェノール類を提供し、
1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5
−トリメチルシクロヘキサン[式(III)]が特に好
適である。
【0014】式(V)で表されるフェノール類は、
【0015】
【化6】
【0016】[ここで、R1は、式(I)と同じ意味を
有する]である。
【0017】式(V)で表されるフェノール類は文献で
公知であるか或は文献で知られる方法で入手可能である
[例えばクレゾール類およびキシレノール類に関して
は、Ullmann’s Encyclopedia
of IndustrialChemistry、第4
改定および拡張版、15巻、61から77頁、Verl
ag Chemie Weinheim−ニューヨーク
1978;クロロフェノールに関してはUllman
n’s Encyclopedia of Indus
trial Chemistry、第4版、Verla
g Chemie 1975、9巻、573から582
頁;そしてアルキルフェノールに関してはUllman
n’s Encyclopedia of Indus
trial Chemistry、第4版、Verla
g Chemie 1979、18巻、191から21
4頁を参照)。
【0018】式(V)で表される適切なフェノール類の
例はフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、
2,6−ジメチルフェノール、2−クロロフェノール、
3−クロロフェノール、2,6−ジクロロフェノール、
2−シクロヘキシルフェノール、ジフェニルフェノー
ル、およびo−およびp−ベンジルフェノール類であ
る。式(VI)で表されるケトン類は、
【0019】
【化7】
【0020】[ここで、X、R1、R4およびmは、式
(I)と同じ意味を有する]である。
【0021】式(VI)で表される公知ケトン類の例は
下記である:3,3−ジメチルシクロペンタノン、2,
2−ジメチルシクロヘキサノン、3,3−ジメチルシク
ロヘキサノン、4,4−ジメチルシクロヘキサノン、3
−エチル−3−メチルシクロペンタノン、2,3,3−
トリメチルシクロペンタノン、2,4,4−トリメチル
シクロペンタノン、3,3,4−トリメチルシクロペン
タノン、3,3−ジメチルシクロヘプタノン、4,4−
ジメチルシクロヘプタノン、3−エチル−3−メチルシ
クロヘキサノン、4−エチル−4−メチルシクロヘキサ
ノン、2,3,3−トリメチルシクロヘキサノン、2,
4,4−トリメチルシクロヘキサノン、3,3,4−ト
リメチルシクロヘキサノン、2,5,5−トリメチルシ
クロヘキサノン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサ
ノン、3,4,4−トリメチルシクロヘキサノン、2,
3,3,4−テトラメチルシクロペンタノン、2,3,
4,4−テトラメチルシクロペンタノン、3,3,4,
4−テトラメチルシクロペンタノン、2,2,5−トリ
メチルシクロヘプタノン、2,2,6−トリメチルシク
ロヘプタノン、2,6,6−トリメチルシクロヘプタノ
ン、3,3,5−トリメチルシクロヘプタノン、3,
5,5−トリメチルシクロヘプタノン、5−エチル−
2,5−ジメチルシクロヘプタノン、2,3,3,5−
テトラメチルシクロヘプタノン、2,3,5,5−テト
ラメチルシクロヘプタノン、3,3,5,5−テトラメ
チルシクロヘプタノン、4−エチル−2,3,4−トリ
−メチルシクロペンタノン、2−イソプロピル−4,4
−ジメチルシクロペンタノン、4−イソプロピル−2,
4−ジメチルシクロペンタノン、2−エチル−3,5,
5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エチル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エチル−4
−イソプロピル−3−メチルシクロペンタノン、4−s
−ブチル−3,3−ジメチルシクロペンタノン、2−イ
ソプロピル−3,3,4−トリメチルシクロペンタノ
ン、3−エチル−4−イソプロピル−3−メチルシクロ
ヘキサノン、4−エチル−3−イソプロピル−4−メチ
ルシクロヘキサノン、3−s−ブチル−4,4−ジメチ
ルシクロヘキサノン、3−イソプロピル−3,5,5−
トリメチルシクロヘキサノン、4−イソプロピル−3,
5,5−トリメチルシクロヘキサノン、3,3,5−ト
リメチル−5−プロピルシクロヘキサノン、3,5,5
−トリメチル−5−プロピルシクロヘキサノン、2−ブ
チル−3,3,4−トリメチルシクロペンタノン、2−
ブチル−3,3,4−トリメチルシクロヘキサノン、4
−ブチル−3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、
3−イソヘキシル−3−メチルシクロヘキサノン、5−
エチル−2,4−ジイソプロピル−5−メチルシクロヘ
キサノン、2,2−ジメチルシクロオクタノンおよび
3,3,8−トリメチル−シクロオクタノン。
【0022】好適なケトン類の例は
【0023】
【化8】
【0024】である。
【0025】式(VI)で表されるケトン類は文献で公
知であり、例えばBeilsteins Handbu
ch der Organischen Chemi
e,Vol.7,第4版、Springer Verl
ag, Berlin, 1925、および相当する増
補第1から4巻、およびJ.Am. Chem. So
c. Vol.79(1957)、1488、1490
頁および1491頁および米国特許第26 92 28
9号、Allen他、J.Chem. Soc.,(1
954)、2186、2191およびJ.Org. C
hem. Vol.38、No.26(1973)44
31頁以降、J.Am.Chem. Soc. 87
(1965)1353頁以降特に1355頁を参照。式
(VI)で表されるケトン類の一般的製造方法は、例え
ば“Organikum”、第15版、1977、VE
B−Deutscher Verlag der Wi
ssenschaften, Berlin、例えば6
98頁に記述されている。
【0026】本方法は、触媒として鉱酸、好適には塩酸
および/またはHClガスを式(V)で表されるフェノ
ールと式(VI)で表されるケトンとスルホン酸イオン
交換樹脂[これは架橋ポリスチレン樹脂マトリックスを
基としていて、これのスルホン酸基を、メルカプトアミ
ンおよび/またはチアゾリジンで少なくとも10%、好
適には完全に中和しておく]の混合物に加え、反応温度
を20℃から90℃、好適には25℃から40℃の範囲
に維持することを特徴とする。次に、好適には30℃か
ら70℃の範囲の温度で圧力を下げて塩酸および/また
はHClガスを除去した後、65℃から90℃で濾過を
行うことにより、該酸イオン交換樹脂を除去する。通常
方法に従い、再結晶をフェノール中でか或はフェノール
と水中でか或は他の適切な有機溶媒中で行うことによ
り、生成物の精製を行う。
【0027】鉱酸として好適には36%塩酸とHClガ
スの混合物を用いる。このようにする場合、式(I)で
表されるケトン18から180モルに対して36%塩酸
を1kgおよびHClガスを1kg用いる。最も好適に
は、塩酸なしにHClガスを用い、この場合、反応混合
物中のHClガス濃度を、このHClガスを含む全反応
混合物を基準にして0.5重量%から5.0重量%、好
適には1.0重量%から2.0重量%の範囲にする。
【0028】架橋ポリスチレンを基とするスルホン化イ
オン交換樹脂を共触媒として用いるが、これを反応混合
物に仕込む前に、このイオン交換樹脂の酸基をメルカプ
トアミン類またはチアゾリジン類で少なくとも10%、
好適には完全に中和しておき、そして本発明に従い、メ
ルカプト基とケトンのモル比が少なくとも1:10、好
適には1:1から10:1になるようにこの共触媒の使
用量を選択する。
【0029】この酸イオン交換樹脂をビスフェノール合
成で用いる前に、これを蒸留水もしくは脱イオン水でそ
の洗浄水の伝導率が100μS未満になるまで洗浄して
おく。その後、通常の乾燥装置を用いた乾燥でか或は無
水フェノールによる置換で該イオン交換樹脂からその水
を除去する。最後に、このイオン交換樹脂をフェノール
懸濁液に入れてこのイオン交換樹脂をメルカプトアミン
および/またはチアゾリジンで部分的もしくは完全に中
和する。
【0030】上記ポリスチレンの架橋度は0.5%から
50%、好適には1%から8%の範囲であってもよく、
この架橋度は、このポリスチレンの共重合中に使用する
スチレンのモルを基準にしたモル%で表す架橋活性コモ
ノマー類の使用量を意味する。
【0031】該メルカプタン類は好適にはω−アミノア
ルキルメルカプタン類であり、チアゾリジンとしては
2,2−ジメチルチアゾリジンが好適に適切である。
【0032】本発明に従って製造するビスフェノール類
は、ポリカーボネート類、コポリカーボネート類、ポリ
エステル類、コポリエステル類またはエポキシ樹脂の合
成で用いるに特に適切である。
【0033】
【実施例】
A. ビスフェノール合成用共触媒としてのイオン交換
樹脂の製造 水で湿っている酸イオン交換樹脂[Lewatit S
C 102、バイエル(Bayer AG)]300g
を脱イオン水でその洗浄水の伝導率が100μS未満に
なるまで完全に洗浄する。その後、このLewatit
を真空ヌッチェ上で強力吸引濾過した後、真空乾燥オー
ブンに入れて20ミリバール下100℃で72時間乾燥
させる。乾燥後の物質を重量測定した結果、乾燥Lew
atitSC 102は約60gであることが示され
た。
【0034】300mLのフェノール(水含有量<0.
1%)にその乾燥させたイオン交換樹脂Lewatit
SC 102を60g入れ、これが完全に膨潤し得る
ように4時間撹拌する。次に、100mLのフェノール
に入れた26.5gの2,2−ジメチルチアゾリジンを
加えた後、その混合物を丸底フラスコに入れて65℃で
24時間撹拌する。その後、この樹脂を濾別して強力に
吸引し、そして生じたビスフェノールAおよび結合しな
かったジメチルチアゾリジンを新鮮なフェノールでビス
フェノールAもジメチルチアゾリジンも溶離液中にもは
や検出できなくなるまで濯ぎ流す。
【0035】B. TMC−BPの合成実施例1 濃塩酸とHClガスを用いた合成 フェノールが499gで3,3,5−トリメチルシクロ
ヘキサノンが64gで36%塩酸が3.74gでAに従
って調製したイオン交換樹脂が125gである混合物を
撹拌装置に入れ、これにHClガスを30℃で1時間導
入する。撹拌を更に9時間継続した後、ケトンの変換率
および反応の選択率を測定する。
【0036】ケトン変換率:97から99% 選択率:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンが85%。
【0037】実施例2 HClガスのみを用いた合成 フェノールが499gで3,3,5−トリメチルシクロ
ヘキサノンが64gでAに従って調製したイオン交換樹
脂が125gである混合物を撹拌装置に入れ、これにH
Clガスを30℃で1時間導入する。撹拌を更に9時間
継続した後、ケトンの変換率および反応の選択率を測定
する。
【0038】ケトン変換率:97から99% 選択率:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンが90%。
【0039】実施例3(通常の製造方法に従う比較実施
例) フェノールが499gで3,3,5−トリメチルシクロ
ヘキサノンが64gで36%塩酸が3.74gで3−メ
ルカプトプロピオン酸メチルが0.19gである混合物
を撹拌装置に入れ、これにHClガスを30℃で1時間
導入する。撹拌を更に19時間継続した後、ケトンの変
換率および反応の選択率を測定する。
【0040】20時間後のケトン変換率:100% 選択率:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−
3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンが81%。
【0041】本発明の特徴および態様は以下のとおりで
ある。
【0042】1. 式
【0043】
【化9】
【0044】[式中、R1およびR2は、互いに独立し
て、水素、ハロゲン、C1−C8アルキル、C5−C6シク
ロアルキル、C6−C10アリールまたはC7−C12アラル
キルを表し、mは、4から7の整数を表し、R3および
4は、各Xに関して独立して選択可能であり、互いに
独立して、水素またはC1−C6アルキルを表し、そして
Xは、炭素を表すが、但し少なくとも1個の原子X上で
3とR4が同時にアルキルを表すことを条件とする]で
表されるビスフェノール類を式
【0045】
【化10】
【0046】で表されるフェノール類と式
【0047】
【化11】
【0048】で表されるケトン類の反応で製造する方法
であって、鉱酸を触媒として用いそして架橋ポリスチレ
ンを基とするスルホン酸イオン交換樹脂を共触媒として
用い、ここで、該イオン交換樹脂を反応混合物に仕込む
前にこのイオン交換樹脂の酸基をメルカプトアミン類ま
たはチアゾリジン類で少なくとも10%中和しておきそ
して該共触媒の使用量をメルカプト基と使用ケトンのモ
ル比が少なくとも1:10になるように選択することを
特徴とする方法。
【0049】2. 該ビスフェノールの合成で使用する
前の酸イオン交換樹脂を蒸留水もしくは脱イオン水でそ
の洗浄水の伝導率が100μS未満になるまで洗浄した
後、通常の乾燥装置を用いた乾燥でか或は無水フェノー
ルによる置換で該イオン交換樹脂からその水を除去し、
そして最後に、このイオン交換樹脂をフェノール懸濁液
に入れてメルカプトアミンおよび/またはチアゾリジン
で部分的もしくは完全に中和することを特徴とする第1
項記載の方法。
【0050】3. 反応終了後、該反応混合物から濃酸
および/またはHClガスを除去した後、その反応生成
物から該イオン交換樹脂を濾別または遠心分離で分離す
ることを特徴とする第1項記載の方法。
【0051】4. ポリカーボネート類、コポリカーボ
ネート類、ポリエステル類、コポリエステル類またはエ
ポキシ樹脂を合成するための、第1項に従って製造した
ビスフェノール類の使用。
───────────────────────────────────────────────────── 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 37/20 9155−4H C07C 37/20 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 アルフレート・アイテル ドイツ41539ドルマゲン・バーンホフシユ トラーセ15

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式 【化1】 [式中、R1およびR2は、互いに独立して、水素、ハロ
    ゲン、C1−C8アルキル、C5−C6シクロアルキル、C
    6−C10アリールまたはC7−C12アラルキルを表し、m
    は、4から7の整数を表し、R3およびR4は、各Xに関
    して独立して選択可能であり、互いに独立して、水素ま
    たはC1−C6アルキルを表し、そしてXは、炭素を表す
    が、但し少なくとも1個の原子X上でR3とR4が同時に
    アルキルを表すことを条件とする]で表されるビスフェ
    ノール類を式 【化2】 で表されるフェノール類と式 【化3】 で表されるケトン類の反応で製造する方法であって、鉱
    酸を触媒として用いそして架橋ポリスチレンを基とする
    スルホン酸イオン交換樹脂を共触媒として用い、ここ
    で、該イオン交換樹脂を反応混合物に仕込む前にこのイ
    オン交換樹脂の酸基をメルカプトアミン類またはチアゾ
    リジン類で少なくとも10%中和しておきそして該共触
    媒の使用量をメルカプト基と使用ケトンのモル比が少な
    くとも1:10になるように選択することを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】 該ビスフェノールの合成で使用する前の
    酸イオン交換樹脂を蒸留水もしくは脱イオン水でその洗
    浄水の伝導率が100μS未満になるまで洗浄した後、
    通常の乾燥装置を用いた乾燥でか或は無水フェノールに
    よる置換で該イオン交換樹脂からその水を除去し、そし
    て最後に、このイオン交換樹脂をフェノール懸濁液に入
    れてメルカプトアミンおよび/またはチアゾリジンで部
    分的もしくは完全に中和することを特徴とする請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 反応終了後、該反応混合物から濃酸およ
    び/またはHClガスを除去した後、その反応生成物か
    ら該イオン交換樹脂を濾別または遠心分離で分離するこ
    とを特徴とする請求項1記載の方法。
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