KR20010080188A - 비스(4-히드록시아릴)알칸의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은
a) 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물의 용융물로에 불활성 기체 스트림을 150 내지 230℃에서 통과시켜서 상기 용융물로부터 방향족 히드록시 화합물을 제거하는 단계,
b) 방향족 히드록시 화합물을 응축에 의해 불활성 기체 스트림으로부터 제거하는 단계, 및
c) 불활성 기체 스트림을 정제, 압축하여 단계 a)로 재순환시키는 단계
를 포함하는, 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물로부터 비스(4-히드록시아릴)알칸을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

비스(4-히드록시아릴)알칸의 제조 방법{Method for the Production of Bis(4-hydroxyaryl)alkanes}
방향족 히드록시 화합물과 케톤의 산 촉매접촉 반응에 의한 비스(4-히드록시아릴)알칸의 합성은 예를 들어, US-A 2 775 620호 또는 EP-A 342 758호로부터 공지되어 있다. 일반적으로, 비스(4-히드록시아릴)알칸과, 출발 물질로 사용되는 방향족 히드록시 화합물과의 부가 생성물은 중간체로서 수득되고, 이어서 증류에 의해 방향족 히드록시 화합물로부터 유리된다. 산업상 대규모 제조의 가장 중요한 예는 비스페놀 A의 제조이며, 이 때 비스페놀 A(BPA)와 페놀의 부가 생성물이 중간체로서 수득된다. 예를 들어 재결정에 의한 정제 후에도, 이러한 부가 생성물은 사용된 산 촉매접촉 제조 경로로 인해 미량의 산(약 5 내지 10.10-6몰 산/몰 BPA)을 여전히 함유한다. 온도 상승과 관련된, 비스페놀 A로부터 페놀의 분리시 이러한 미량의 산은 비스페놀을 부분 분해시키고 부산물을 형성한다. 이러한 분해 반응의결과, 비스페놀의 순도 및 색질이 열화된다. 분해 반응은 또한 에폭시 수지, 폴리에스테르, 폴리에스테르 카보네이트 및 폴리카보네이트와 같은, 비스페놀로부터 제조된 생성물의 품질에 부정적인 영향을 미치며, 그 결과 색상 문제, 투명 제품의 열등한 광투과성, 또는 이러한 최종 생성물로부터 제조된 성형품의 표면에 핀홀의 형성 등이 초래된다. 비슷한 현상이 다른 비스(4-히드록시아릴)알칸의 제조에서도 발생한다.
비스(4-히드록시아릴)알칸으로부터 방향족 히드록시 화합물의 분리("스트리핑(stripping)"으로도 칭함)는 문헌에 공지되어 있으며, 예를 들어 EP-A 343 349호에 기재되어 있다. 본 명세서에서는 충전탑 내에서 약간 감압하에 160 내지 200℃에서 증기를 사용함으로써 비스(4-히드록시아릴)알칸으로부터 방향족 히드록시 화합물을 분리한다. 또한, 예를 들어 US-A 5,091,159호에는 비스(4-히드록시아릴)알칸으로부터 방향족 히드록시 화합물을 분리하는 동안 열분해 반응이 발생한다고 공지되어 있다.
본 발명은 방향족 히드록시 화합물과 케톤의 산 촉매접촉 반응에 의해 수득되는 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물로부터 비스(4-히드록시아릴)알칸을 제조하는 방법에 관한 것이다.
비스(4-히드록시아릴)알칸으로부터 방향족 히드록시 화합물("모노페놀")을 스트리핑하는 동안에 분해 반응을 강하게 억제하는 방법을 드디어 밝혀내었다. 이 방법의 과정에서 불활성 기체를 사용하여 비스(4-히드록시아릴)알칸으로부터 모노페놀을 분리시, 재순환된 불활성 기체는 모노페놀의 응축 후에 정제되어 비스(4-히드록시아릴)알칸의 분해를 피할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는, 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족히드록시 화합물의 부가 생성물은, p-위치에서 치환되지 않고 시아노기, 카르복시기 또는 니트로기와 같은 이차 치환기를 포함하지 않는 방향족 히드록시 화합물, 예를 들어 페놀, o- 및 m-크레솔, 2,6-디메틸페놀, o-tert-부틸 페놀, 2-메틸-6-tert-부틸페놀, o-시클로헥실페놀, o-페닐페놀, o-이소프로필페놀, 2-메틸-6-시클로펜틸-페놀, o- 및 m-클로로페놀, 2,3,6-트리메틸페놀, 바람직하게는 페놀, o- 및 m-크레솔, 2,6-디메틸페놀, o-tert-부틸페놀 및 o-페닐-페놀, 가장 바람직하게는 페놀과, 카보닐 관능기에 1개 이상의 지방족 기를 포함하는 케톤류, 예를 들어 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 이소프로필 케톤, 디에틸 케톤, 아세토페논, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 및 메틸-, 디메틸- 및 트리메틸시클로헥사논(예를 들어 3,3-디-메틸-5-메틸시클로헥사논(히드로이소포론)과 같이 이중 메틸기를 포함할 수도 있음), 바람직하게는 아세톤, 아세토페논, 시클로헥사논, 및 메틸기를 함유하는 이들의 동족체, 가장 바람직하게는 아세톤과의 반응에 의해 수득될 수 있다. 비스페놀 A와 페놀의 부가 생성물이 바람직하게는 출발 물질로 사용된다.
따라서, 본 발명은
a) 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물의 용융물에 불활성 기체 스트림을 통과시켜서 상기 용융물로부터 방향족 히드록시 화합물을 제거하는 단계,
b) 방향족 히드록시 화합물을 응축에 의해 불활성 기체 스트림으로부터 제거하는 단계, 및
c) 불활성 기체 스트림을 정제, 압축하여 단계 a)로 재순환시키는 단계
를 포함하는, 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물로부터 비스(4-히드록시아릴)알칸을 제조하는 방법에 관한 것이다.
비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물로 된 용융물로부터 비스(4-히드록시아릴)알칸과 모노페놀로 분리하는 것은 150℃ 내지 230℃, 바람직하게는 170℃ 내지 210℃의 온도에서, 불활성 기체(예를 들어, 질소)를 도입시켜 모노페놀을 제거함으로써 수행된다. 부가 생성물에 대한 기체의 정량비는 바람직하게는 부가 생성물 1 톤 당 약 10 m3내지 1000 m3이다. 스트리핑은 임의로는 모노페놀의 분리에 사용되는 처리 유닛 내 압력을 감소시킴으로써 촉진될 수 있으나, 바람직하게는 상압에서 수행된다. 불활성 기체에 의한 모노페놀의 스트리핑은 공지된 장치, 예를 들어 충전, 플러딩(flooded) 탑에서 수행된다. 모노페놀은 예를 들어, 열교환기 상에서 응축에 의해 불활성 기체 순환 시스템으로부터 제거될 수 있다.
재순환된 불활성 기체는 이 기체를 고정층 흡착체(활성탄, 제올라이트 등) 위로 통과시키거나 또는 한 바람직한 실시양태로 강하게 세정(scrubbing)함으로써 정제될 수 있다. 이 세정 단계는 예를 들어, 기체 세정기 내에서 수행될 수 있다. 한 바람직한 실시양태에서는, 압축기 내에서 순환 유동하는 불활성 기체를 압축하는 데 사용되는 밀봉 액체를 세정 매질로 사용된다.
약알칼리성 수용액이 세정 매질로 사용된다. 사용되는 수용액의 pH 범위는7 내지 12, 바람직하게는 7.5 내지 11, 가장 바람직하게는 8 내지 10에 들어야 한다. 염기성을 나타내는 모든 물질이 이러한 수용액의 제조에 사용될 수 있다. 알칼리 및 알칼리토류 수산화물이 바람직하다. 한 바람직한 실시양태에서는, pH를 세정 전과 후에 모니터하여, 순환 기체의 정제 동안 알칼리 및 알칼리토류 수산화물의 과다 첨가 및 불충분한 첨가를 방지한다. 더욱이, 불활성 기체 스트림은 그후에 2차 세정 단계로 공급될 수 있다. 2차 세정 매질의 pH는 중성이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 비스(4-히드록시아릴)알칸은 매우 양호한 고유 색상 및 고순도를 특징으로 한다. 특히, 이것은 방향족 히드록시 화합물(100 ppm 미만, 바람직하게는 50 ppm 미만) 및 분해 생성물(예를 들어, 이소프로페닐페놀, 이량체 이소프로페닐페놀)을 낮은 함량 포함한다.
고유 색상을 덜 나타내는, 폴리카보네이트 또는 에폭시와 같은 중합체가 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 비스(4-히드록시아릴)-알칸으로부터 생산될 수 있다.
실시예 1
BPA와 페놀(60/40 중량%)의 용융 혼합물을 1 톤/h의 속도로 제거기로 공급하였다. 질소(순환류로서)를 225 m3/h의 속도로 제거기에 연속적으로 보냈다. 페놀을 질소에 동반시키고, 이어서 열교환기로 응축하였다. 이어서 질소를 압축기에 공급하고, 압축기의 밀봉 액체는 매우 묽은 NaOH 용액(pH 10)기재로 사용하고, 이때 질소는 압축시켰다. 그 후 질소를, 탈이온화수를 사용하여 운전되는 기체 세정기 내로 주입하였다. 그 후, 이러한 방식으로 처리된 질소를 제거기에서 페놀의 스트리핑에 재사용하였다. 그 후, 용융 하젠(Hazen) 색도가 8이고 페놀 함량이 낮은(페놀 함량 40 ppm) 밝은 색상의 BPA 용융물을 수득하였다.
비교예 1
질소의 세정이 완전히 생략된 것을 것을 제외하고는 수순은 실시예 1과 같았다. 그 후 하젠 색도 17의 BPA가 수득되었다. BPA의 페놀 함량은 90 ppm이었으며, 이는 BPA가 분해되었음을 나타내었다.
비교예 2
중성의 탈이온화수(pH 6.9)를 질소 세정에 사용한 것을 제외하고는, 수순은 실시예 1과 같았다. 그 후 하젠 색도 14의 BPA이 수득되었다. BPA의 페놀 함량은 75 ppm이었으며, 이는 BPA가 분해되었음을 나타내었다.
비교예 3
희석된 NaOH 용액(pH 13)을 질소 세정에 사용하였다는 것을 제외하고, 수순은 실시예 1과 같았다. 그 후 하젠 색상 12을 갖는 BPA가 수득되었다. BPA의 페놀 함량은 60 ppm이었으며, 이는 BPA가 분해되었음을 나타내었다.

Claims (7)

  1. a) 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물의 용융물에 불활성 기체 스트림을 150 내지 230℃에서 통과시켜서 상기 용융물로부터 방향족 히드록시 화합물을 제거하는 단계,
    b) 방향족 히드록시 화합물을 응축에 의해 불활성 기체 스트림으로부터 제거하는 단계, 및
    c) 불활성 기체 스트림을 정제, 압축하여 단계 a)로 재순환시키는 단계
    를 포함하는, 비스(4-히드록시아릴)알칸과 방향족 히드록시 화합물의 부가 생성물로부터 비스(4-히드록시아릴)알칸을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 불활성 기체 스트림의 정제가 pH 7 내지 12의 수성 매질로 세정(scrubbing)하여 수행되는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 불활성 기체의 압축에 사용되는 압축기의 밀봉 액체가 세정 매질로 사용되는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 불활성 기체를 알칼리성 물질로 세정한 후, 중성 pH의 수성 매질 중에서 2차 세정하고, 이어서 단계 a)로 재순환시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 불활성 기체 스트림의 정제가 불활성 기체 스트림을 고정층 흡착체 위로 통과시킴으로써 수행되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 고정층 흡착체로 활성탄 또는 제올라이트를 사용하는 방법.
  7. 제1항에 따른 방법에 의해 수득될 수 있는, 방향족 히드록시 화합물의 함량이 50 ppm 미만인 비스(4-히드록시아릴)알칸.
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