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DE1178078B - Verfahren zur Herstellung von Bisphenolen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Bisphenolen

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Publication number
DE1178078B
DE1178078B DEU6587A DEU0006587A DE1178078B DE 1178078 B DE1178078 B DE 1178078B DE U6587 A DEU6587 A DE U6587A DE U0006587 A DEU0006587 A DE U0006587A DE 1178078 B DE1178078 B DE 1178078B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resin
phenol
esterified
sulfonated
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEU6587A
Other languages
English (en)
Inventor
Francis Nicholas Apel
Louis Benedict Conte Jun
Howard Leonard Bender
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE1178078B publication Critical patent/DE1178078B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/06Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
    • B01J31/08Ion-exchange resins
    • B01J31/10Ion-exchange resins sulfonated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C37/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
    • C07C37/11Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms
    • C07C37/20Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms using aldehydes or ketones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/30Addition reactions at carbon centres, i.e. to either C-C or C-X multiple bonds
    • B01J2231/34Other additions, e.g. Monsanto-type carbonylations, addition to 1,2-C=X or 1,2-C-X triplebonds, additions to 1,4-C=C-C=X or 1,4-C=-C-X triple bonds with X, e.g. O, S, NH/N
    • B01J2231/3411,2-additions, e.g. aldol or Knoevenagel condensations
    • B01J2231/3471,2-additions, e.g. aldol or Knoevenagel condensations via cationic intermediates, e.g. bisphenol A type processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Bisphenolen Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Bisphenolen durch Umsetzung von mindestens 3 Mol eines Phenols, welches in der p-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe ein freies reaktionsfähiges Wasserstoffatom aufweist, mit 1 Mol eines Ketons mit mindestens ciner Methylgruppe in der n-Stellung zur Carbonylgruppe oder mit Cyclohexanon, wobei die Reaktion in Anwesenheit eines praktisch wasserfreien, unlöslichen sulfonierten Kationenaustauscherharzes bei einer Temperatur von mindestens 40"C durchgeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Kationenaustauscherharz ein teilweise mit einem aliphatischen Mercaptoalkohol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verestertes sulfoniertes Harz verwendet wird, wobei 3 bis 20°/o der Kationen austauschenden Gruppen verestert sind.
  • Das erfindungsgemäße- unlösliche Kationenaustauscherharz bewirkt überraschenderweise eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem Phenol und Keton und läßt keine Verunreinigungen oder Gerüche zurück, die die Qualität des hergestellten Bisphenols beeinträchtigen. Auf diese Weise werden ausgedehnte Reinigungsstufen des Bisphenols vermieden und die Produktionskosten erheblich verringert.
  • Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren können aus einem sulfonierten Kationenaustauscherharz hergestellt werden, das bei der angewendeten Reaktionstemperatur in der Reaktionsmischung und in allen Lösungsmitteln, mit denen das Harz während seiner normalen Lebensdauer in Berührung kommt, praktisch unlöslich ist. Die Unlöslichkeit des Harzes wird im allgemeinen beeinflußt durch die Vernetzung innerhalb der Harzstruktur, kann jedoch auch durch andere Faktoren, wie Molekulargewicht und/oder Ausmaß an Kristallinität des Harzes oder Polymerisats beeinflußt werden.
  • Die chemische Struktur des polymeren oder harzartigen Skelettes ist jedoch für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Katalysatoren nicht entscheidend.
  • So können z. B. die Harze sulfonierte Styrol-Divinylbenzol-Harze, sulfonierte vernetzte Styrolharze, Phenolformaldehyd-Sulfonsäure-Harze, Benzolformaldehyd-Sulfonsäure-Harze, sein. Die einzigen entscheidenden und notwendigen Voraussetzungen für ihre Wirksamkeit sind Unlöslichkeit, Vorhandensein der Fähigkeit Kationen auszutauschen und die obengenannte Veresterung.
  • Die Ionen austauschende Fähigkeit dieser Harze wird durch die Anzahl Kationen austauschen der, an die polymere Struktur gebundener Gruppen bestimmt.
  • Dies wird allgemein als »Austauschkapazität« des Harzes bezeichnet. Einige Harze werden augenblicklich unter ihrer Austauschkapazität in Milliäquivalenten pro Gramm trockenes Harz auf den Markt gebracht; oder die Austauschkapazität kann bestimmt werden, indem ein Salz, wie z. B. NaCI; durch eine Harzprobe geleitet und die ausfließende Lösung titriert wird. Die Austauschkapazität kann durch die Formel (Ccmw(n) w berechnet werden, in welcher Kubikzentimeter für die an Titrierungsmittel zugegebenen Kubikzentimeter steht, n die Normalität und W das Trockengewicht der Harzprobe bedeutet.
  • Ein besseres Kriterium als die Austauschkapazität für die Wirksamkeit eines gegebenen Ionenaustauscherharzes als Katalysator ist jedoch die Anzahl an zur Berührung mit den Reaktionsteilnehmern verfügbaren Kationen austauschenden Gruppen. Eine Berührung der Ionenaustauscherharze mit den Reaktionsteilnehmern erfolgt nur an der Harzoberfläche. Daher ist ein Harz höchst wünschenswert, das eine maximale Oberfläche liefert. So können z. B. feinvermahlene Harze, feine Körner oder Kugeln, vorzugsweise von poröser Natur, verwendet werden, um die größte Anzahl an verfügbaren Austauschergruppen zu liefern.
  • Erfindungsgemäß werden solche Harze bevorzugt, die eine hohe Austauschkapazität für basische Ionen besitzen, und insbesondere solche, die eine Austauschkapazität von mindestens 2 Milliäquivalent pro Gramm besitzen. Es können jedoch auch Harze mit einer Austauschkapazität von nur 0,5 Milliäquivalent pro Gramm im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, obgleich für äquivalente Umwandlungen etwas längere Reaktionszeiten erforderlich sind. Diese Harze mit hoher Austauschkapazität besitzen im allgemeinen eine große Anzahl Sulfonsäuregruppen, die chemisch an polymere Reste gebunden sind.
  • Obgleich erwartet werden konnte, daß die katalytische Wirksamkeit dieser Harze durch Veresterung eines Teiles der Kationen austauschenden Gruppen mit den Mercaptoalkoholen verringert würde, wird die katalytische Wirksamkeit der so hergestellten Harze überraschenderweise gegenüber den einfachen, nicht veresterten Harzen erhöht, wenn zwischen 3 bis 20 0/o der ionischen Gruppen verestert sind. Obgleich es möglich ist, mehr als 20°/o der lonenaustauschergruppe mit dem Alkohol zu verestern, verringern sich die Reaktionsgeschwindigkeiten zwischen dem Phenol und dem Keton proportional, je weiter der Prozentsatz an Veresterung sich von diesem Bereich entfernt.
  • Erfindungsgemäß wird es besonders bevorzugt, 5 bis 1501o der insgesamt verfügbaren Kationen austauschenden Gruppen zu verestern, da sich solche Harze als die wirksamsten erfindungsgemäßen Katalysatoren erwiesen haben. Der Prozentsatz an veresterten Gruppen kann leicht bestimmt werden, indem die Austauschkapazität vor und nach der Veresterung und die prozentuale Differenz bestimmt werden. Diese ist ein brauchbares Äquivalent zum Maß an Veresterung durch den Mercaptoalkohol.
  • Die zur Veresterung der Kationenaustauscherharze erfindungsgemäß verwendeten Mercaptoalkohole sind die aliphatischen Oxythiole, die mindestens eine Oxygruppe und mindestens eine Mercaptogruppe enthalten, obgleich auch weitere Oxy- und Mercaptogruppen anwesend sein können. Erfindungsgemäß werden die niedrigen Alkylmercaptoalkohole, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, verwendet.
  • Mercaptoäthanol, Mercaptopropanol und Mercaptobutanol liefern besonders gute Ergebnisse.
  • Die Veresterung der Kationen austauschenden Gruppen des Harzes kann leicht durchgeführt werden, ohne daß erhöhte Temperaturen oder die Zugabe von Katalysatoren erforderlich ist, obgleich dies gegebenenfalls geschehen kann. Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, den Mercaptoalkohol langsam zu einer wasserfreien fließfähigen Mischung des Harzes, vorzugsweise in einem neutralen inerten organischen Lösungsmittel, wie z. B. Heptan, Benzol und ähnliche Flüssigkeiten, zuzugeben. Durch Rühren der fließfähigen Mischung wird ein gutes Vermischen des Mercaptoalkohols erzielt und eine gleichmäßige teilweise Veresterung in der gesamten Harzmasse ermöglicht, ohne daß gewisse Gebiete vollständig verestert werden, wodurch gewisse Ionenaustauscherteilchen inaktiviert würden.
  • Zur Durchführung der Veresterung und für die Wirksamkeit des Katalysators in der Reaktion ist es notwendig, daß die Kationen austauschenden Gruppen in der Wasserstoff- (oder Säure-) Form vorliegt.
  • Obgleich viele der handelsüblichen Kationenaustauscherharze in der Natrium- oder Salzform verkauft werden, ist die einzige wirksame und aktive Form die Wasserstofform (H--). Bei solchen Harzen ist eine Regenerierung in diese Form durch Waschen mit einer Säure erforderlich. Bei den sulfonierten Harzen beispielsweise ist ein Waschen mit einer Schwefelsäure lösung zweckmäßig. obgleich gegebenenfalls für diese Regenierung auch andere Säuren verwendet werden können. Während der Regenerierung gebildete lösliche Salze können durch weiteres Waschen mit Wasser oder anderen Lösungsmitteln aus dem Harz entfernt werden.
  • Vor der Verwendung dieser veresterten Kationenaustauscherharze in der Kondensation von Phenolen mit Ketonen ist es zur maximalen Reaktionsfähigkeit notwendig, daß das Harz praktisch wasserfrei ist, d. h. daß es weniger als 2 bis 3 Gewichtsprozent Wasser enthält. Es hat sich erwiesen, daß die Anwesenheit von Wasser in der Reaktionszone über diese Menge hinaus die Reaktionsgeschwindigkeit und die Ausbeuten an erfindungsgemäßen Bisphenolen ernstlich beeinträchtigt. Da das Wasser ein Nebenprodukt der Reaktion ist, sollte die vorhandene Wassermenge genau geregelt werden.
  • Die Entwässerung des Harzes vor oder während der Verwendung kann leicht auf verschiedene Weise erfolgen. So haben sich das Erhitzen zur Trockne in einem Ofen oder das Erhitzen mit einem mit Wasser ein Azeotrop bildenden Mittel als zufriedenstellend erwiesen. Weiterhin wurde gefunden, daß das Eintränken des Harzes in Phenol oder Erhitzen einer Mischung aus Phenol und dem Harz zur Entwässerung desselben sehr zweckmäßig sind. Weiterhin ist es möglich, während der Durchführung des Verfahrens die Reaktion mit einer hohen Durchlaufgeschwindigkeit und einer niedrigen Umwandlung pro Durchlauf zu leiten, so daß für die anschließenden Läufe praktisch wasserfreie Bedingungen vorhanden sind. Daher wird es erfindungsgemäß bevorzugt, die Reaktion des Phenols und des Ketons mit einer Umwandlung von etwa 500/, des Ketons pro Lauf zu führen. Dies ermöglicht die kontinuierliche Verwendung des Harzkatalysators unter Aufrechterhaltung von praktisch wasserfreien Reaktionsbedingungen, d. h. der Wassergehalt wird auf weniger als 2 bis 30/o beschränkt und im allgemeinen auf 0,50/, oder weniger gehalten, was äußerst zweckmäßig ist.
  • Dieser Katalysator beschleunigt die Reaktion zwischen Phenolen mit einem reaktionsfähigen Wasserstoffatom in p-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe mit den obengenannten Ketonen. Die angewendeten Phenole können einen oder mehrere Substituenten in der o- und/oder m-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe besitzen, z. B. Alkyl-, Halogen-und ähnliche nicht reaktionsfähige Gruppen, wie im o- und m-Kresol, 2,6-Dimethylphenol, m-Xylenol, Tetramethylphenol, 2,6-Ditert.-butylphenol und andere alkylierte Phenole sowie halogenierte Phenole, wie o- und m-Chlorphenol und 2,6-Dichlorphenol. Die Substituenten am Phenolring müssen so gewählt sein, daß sie die Reaktionsfähigkeit des Wasserstoffatoms in der p-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe nicht wesentlich hindern oder beeinträchtigen.
  • Als phenolischer Reaktionsteilnehmer wird erfindungsgemäß besonders Phenol selbst (C6H6OH) bevorzugt.
  • Als Keton wird vorzugsweise Aceton verwendet, obgleich auch andere Ketone mit einer Methylgruppe in n-Stellung zur Carbonylgruppe geeignet sind und erfindungsgemäß verwendet werden können. So können z. B. andere Ketone mit aliphatischen oder aromatischen Substituenten, wie Methyläthylketon, Methylpropylketon, Acetophenon und Methylvinylketon, verwendet werden. Auch kann Cyclohexanon verwendet werden.
  • Es sind mindestens 3 Mol Phenol pro Mol Keton erforderlich, obgleich auch bis zu 20 Mol oder mehr an Phenol pro Mol Keton verwendet werden können.
  • Über solchen Verhältnissen ergibt sich jedoch kein zusätzlicher Vorteil hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit oder der Umsetzung, und das Verfahren wird etwas unwirtschaftlich. Zwecks Sicherstellung der höchsten Umwandlungen und der größten Reaktionswirksamkeit wird es bevorzugt, Molverhältnisse von Phenol zu Keton zwischen 6: 1 bis 12: 1, am zweckmäßigsten ein Verhältnis von 10:1, zu verwenden.
  • Die Dauer der Reaktion hängt zum großen Teil vom Molverhältnis von Phenol zu Keton, der Austauschkapazität des Harzes, dem Maß an Veresterung, der Reaktionstemperatur, der gewünschten Umwandlung pro Lauf und dem Wassergehalt in der Reaktionsmischung ab. Bei den oben angegebenen bevorzugten Grenzen ergibt eine Verweilzeit von 20 bis 60 Minuten im allgemeinen eine etwa 500/,ige Umwandlung des Ketons.
  • Der erfindungsgemäße Katalysator eignet sich für kontinuierliche sowie für ansatzweise Verfahren.
  • Die kontinuierliche Herstellung kann am zweckmäßigsten in einem festen Harzbett bei Temperaturen zwischen 70 und 98"C durchgeführt werden. Höhere Umwandlungen von Phenol und Keton in Bisphenol werden bei Temperaturen unterhalb von 65"C auf Grund der Kristallisation von Phenol und Bisphenol im System, die ein Verstopfen der Kolonne verursacht, nicht leicht erzielt. Niedrigere Temperaturen bis zu 40"C sind jedoch bei der ansatzweisen Herstellung zufriedenstellend.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren scheint der Druck nicht entscheidend zu sein, und obgleich atmosphärischer Druck am zweckmäßigsten ist, können gegebenenfalls sowohl überatmosphärische als auch unteratmosphärische Drücke angewendet werden. Der durch ein dicht gepacktes Bett an Ionenaustauscher harz, wie es im kontinuierlichen Kolonnenverfahren verwendet wird, geleistete Fließwiderstand macht einen etwas höheren Druck im Kolonneneinlaß notwendig als innerhalb der Kolonne selbst erforderlich ist, obgleich auch ein Durchfließen nur auf Grund der Schwerkraft angewendet werden kann.
  • Die Gewinnung des Bisphenolproduktes im erfindungsgemäßen Verfahren ist einfach und kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. durch Filtrieren der Reaktionsmischung zwecks Entfernung des festen Katalysators bei einer Temperatur oberhalb 65°C.
  • Zur Gewinnung der Bisphenol- oder Phenol-Bisphenol-Komplexkristalle kann das vom Katalysator befreite Filtrat auf 40 bis 65"C abgekühlt, das kristalline Bisphenol abfiltriert und vorzugsweise zwecks Erzielung eines trockenen, zurückführbaren Phenoldestillates und eines Bisphenolrückstandes mit einer Reinheit von 95°/0 oder höher destilliert werden. Im Filtrat bleiben etwas Bisphenol, Phenol und der größte Teil der harzartigen Nebenprodukte zurück und können durch erneute Zurückführung, Destillation, Kristallisation oder andere geeignete Mittel zurückgewonnen werden. Das erfindungsgemäß hergestellte Bisphenol wird ohne weitere Reinigung in sehr hoher Reinheit, im allgemeinen etwa 95 bis 98 0/,, erhalten und ist von Gerüchen oder Spuren von Katalysatoren oder Nebenprodukten frei. Die Ausbeuten sind ebenfalls hoch und wesentlich höher als die mit nicht verestertem Harz erzielten Werte.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.
  • Beispiel 1 Ein Kationenaustauscherharz (sulfoniertes vernetztes Polystyrolharz) wurde bei 75 bis 85"C auf einen Wassergehalt von 3 bis 5 D/o getrocknet. Das verbleibende Wasser wurde durch azeotrope Destillation mit n-Heptan (Kp. 98"C) entfernt. Das in dem von feuchtigkeit freien Harz verbleibende Heptan wurde verdampft, indem das Harz in flachen Pfannen auf 75 bis 85"C erhitzt wurde.
  • Zur Bestimmung der Austauschkapazität des Harzes wurden etwa 20 g des getrockneten Harzes in einem 50-ccm-Becher genau gewogen und mit destilliertem Wasser in eine 0,76 m lange, mit einem Absperrhahn versehene Kolonne von 25 mm Durchmesser hineingewaschen. Das angefeuchtete Harz wurde auf 200 bis 3000/o seines ursprünglichen Volumens aufquellen gelassen, bevor es in die Kolonne gegossen wurde.
  • 400 g einer 50/0eigen NaCl-Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,4 ccm/min durch das eigene Gewicht durch das Harzbett fließen gelassen und das ausfließende Material in einem l-l-volumetrischen-Kolben gesammelt. Am Anfang war das ausfließende Material sauer auf Grund von Na+-Ionen, die die H+-Ionen in den an das Polystyrolharzskelett gebundenen Sulfonsäuergruppen ersetzten. Das Ersetzen oder der Austausch aller H+-Ionen wurde angezeigt, indem das ausfließende Material gegen Lackmus neutral wurde. Zu diesem Zeitpunkt war der Austausch beendet. Das frisch ausgetauschte Harz wurde mit destilliertem Wasser gewaschen und das ausfließende Material mit destilliertem Wasser auf 11 aufgefüllt. Ein Aliquot von 25 ccm des ausgeflossenen Materials wurde mit einer Standard-0,1-n-NaOH-Lösung und Phenolphthalein titriert. Das Gewicht des getrockneten Kationenaustauscherharzes betrug laut Bestimmung 19,5800 g. Die Kapazität wurde dann durch die folgenden Berechnungen bestimmt: 25 ccm Aliquot = 24,40 ccm 0,1017 n-NaOH (ccm Liter) (n von NaOH) (40) Gewicht der Probe Milliäquivalent/g des trockenen Harzes (24,4) (0,1017) (40) = 5,1 Milliäquivalent/g des trockenen Harzes (Gewicht der Probe) (1000) (ccm Liter) (n von NaOH)(40) (40) (19,588) (1000) (40) = 197 4 g Harz pro Äquivalent (24,4) (0,1017) (40) Das obige Verfahren wurde unter Verwendung von sulfoniertem Styrol-Divinylbenzol-Polymerisat wiederholt. Im folgenden sind die Daten der Gesamtkapazität der beiden angewendeten Harze angegeben:
    Milliäquivalente Gramm
    pro Gramm trockenes Harz
    trockenes Harz pro Äquivalent
    sulfoniertes Styrol-
    Divinylbenzol-
    Polymerisat 4,63 216,0
    sulfoniertes ver-
    netztes Poly-
    styrolharz ...... 5,11 197,4
    Aus den obigen Messungen wurden die Kapazität des Harzes oder die Anzahl von Sulfonsäuregruppen im Kationenaustauscherharz festgestellt.
  • Das Harz, dessen Kapazität soeben bestimmt wurde, wurde mit dem l'/4fachen seines eigenen Gewichtes an n-Heptan gemischt und die Mischung unter Rühren zum Rückfluß erhitzt, bis sich kein sichtbares Wasser mehr in der Rückflußfalle abschied. Nachdem auf diese Weise wasserfreie Bedingungen gewährleistet waren, war das Harz für die Veresterungsstufe fertig.
  • Eine zur Veresterung von 5 bis l50/o der Sulfonsäuregruppen des Harzes ausreichende Menge an Mercaptoäthanol wurde eingetropft und das Wasser der Reaktion in der Rückflußfalle gesammelt. Nach beendeter Reaktion, was durch Abtrennung der stöchiometrischen Mengen an Wasser angezeigt wurde, wurde das veresterte Harz abfiltriert und einige Mal mit n-Heptan gewaschen und bei 75 bis 85°C getrocknet. Seine Kapazität wurde, wie oben beschrieben, bestimmt; der Prozentsatz an Veresterung wurde gemäß der folgenden Formel bestimmt: 100 100 Gesamtkapazität nach Veresterung - 0/ Veresterung Gesamtkapazität vor Veresterung Die Reaktionswirksamkeit der verschiedenen Katalysatoren, die zu verschiedenen Prozentsätzen verestert waren, wurde wie folgt bei der Herstellung von 2,2-Bis-(4-Oxyphenyl)-propan getestet: Die auszuwertenden Katalysatoren wurden zuerst mit trockenem Phenol behandelt, indem 1 Teil Katalysator mit 3 Teilen trockenem Phenol gemischt und die Mischung 30 Minuten auf 80 bis 90°C erhitzt und dann der Katalysator unter einem verminderten Druck von etwa 500 mm abfiltriert wurde. Das erhaltene feste Produkt enthielt 60 bis 65°/o Harzkatalysator und 35 bis 400/o Phenol als Quellmittel und Oberflächen überzug.
  • Der Katalysator wurde zu einer Mischung aus Phenol und Aceton in einem molaren Verhältnis von 10:1 zugegeben, wobei etwa 1 Wasserstoffäqui- valent des Katalysators auf 1 Mol Aceton verwendet wurde. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren auf Temperaturen von 75 bis 95°C zum Rückfluß erhitzt und wie unten angegeben verschieden lang von 1 bis 5 Stunden auf diesen Temperaturen gehalten.
  • Anschließend wurde der Katalysator von der Reaktionsmischung abfiltriert und mit 1 Mol Phenol gewaschen. Das Filtrat und die Waschwasser wurden dann unter Vakuum von 0,5 mm Hg-Druck bei 2000 C destilliert und das Bisphenol als Rückstand erhalten, der nach dem Abkühlen auskristallisierte (F. = 157 + 0,5°C). Die folgende Tabelle zeigt den Prozentsatz an Ausbeute für die verschiedenen Reaktionszeiten und -temperaturen für Katalysatoren, die zu 3, 9 und 20°/o verestert waren. Tabelle
    Reaktionsbedingungen Ausbeute an
    Mol- Bisphenol A,
    Katalysator verestert verhältnis Temperatur Zeit bezogen auf
    verhältnis Temperatur Zeit Aceton
    Phenol/
    % Aceton "C Stunden
    1 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 0 10:1 75 1 5 70 bis 75
    2 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 3 10:1 75 5 85 bis 90
    3 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 0 10:1 75 2,5 50 bis 55
    4 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 3 10:1 75 l 2,5 85 bis 90
    5 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 0 10:1 95 0,5 50
    6 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 9 10:1 95 0,5 80 bis 85
    7 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 20 10:1 95 0,5 85 bis 90
    8 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 0 10:1 95 1 I 70 bis 75
    9 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 3 10:1 95 1 85 bis 90
    10 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 9 10:1 95 1 90 bis 95
    11 sulfoniertes vernetztes Poly-
    styrolharz ............... 20 10:1 95 1 95 bis 98+
    Ein Vergleich von Nr. 1 und 2 zeigt, daß bei gleichen übrigen Faktoren eine Veresterung von nur 30/, eine deutliche Erhöhung des Prozentsatzes an Ausbeute erzielt oder, in anderen Worten, eine deutliche Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit. Die Daten von Nr. 1 und 3 zeigen die Wirkung einer Verringerung der Zeit auf die mit einem nicht veresterten (aktivierten) Katalysator erzielten Ausbeuten; ein Vergleich von Nr. 1 und 4 zeigt, daß ein 3 0/o verestertes Harz Ausbeuten liefert, die den in der doppelten Zeit mit einem nicht aktivierten Harz erzielten äquivalent sind.
  • Nr. 5, 6 und 7 zeigen, daß überlegene Ausbeuten mit einem aktivierten Harz erzielt werden, selbst bei stark verringerten Reaktionszeiten, die normalerweise eine Verringerung der Ausbeuten erwarten ließen (vgl. Nr. 5).
  • Die mit einem erhöhten Maß an Veresterung erzielte progressive Erhöhung der Ausbeute geht aus den Nr. 8, 9, 10 und 11 hervor. Werden die anderen Faktoren, wie Temperatur, molares Verhältnis und Zeit, konstant gehalten, so liefert ein erhöhtes Maß an Veresterung erhöhte Ausbeuten. Nr. 11, das eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, liefert ausgezeichnete Ausbeuten.
  • Eine etwa 200/,ige Veresterung stellt das Maximum dar, da oberhalb dieser Zahl die Verringerung der Anzahl an Kationen austauschenden Gruppen die katalytische Wirksamkeit des Harzes nachteilig beeinflußt.
  • Es ist wichtig festzustellen, daß die in den obigen Beispielen erzielten Ausbeuten an zurückbleibendem Bisphenol frei von allen Spuren von Katalysator und Beschleuniger waren und sich ohne weitere Reinigung auch für empfindliche Anwendungszwecke eigneten.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Bisphenolen durch Umsetzung von mindestens 3 Mol eines Phenols, welches in der p-Stellung zur phenolischen Hydroxylgruppe ein freies reaktionsfähiges Wasserstoffatom aufweist, mit 1 Mol eines Ketons mit mindestens einer Methylgruppe in der a-Stellung zur Carbonylgruppe oder mit Cyclohexanon, wobei die Reaktion in Anwesenheit eines praktisch wasserfreien, unlöslichen sulfonierten Kationenaustauscherharzes bei einer Temperatur von mindestens 40O C durchgeführt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß als Kationenaustauscherharz ein teilweise mit einem aliphatischen Mercaptoalkohol mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verestertes sulfoniertes Harz verwendet wird, wobei 3 bis 20°/o der Kationen austauschenden Gruppen verestert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Harz verwendet wird, bei dem 5 bis 15°/o der Kationen austauschenden Gruppen verestert sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Harz verwendet wird, das eine Austauschkapazität von mindestens 2 Milliäquivalent pro Gramm besitzt.
DEU6587A 1958-10-20 1959-10-17 Verfahren zur Herstellung von Bisphenolen Pending DE1178078B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2742130A1 (de) * 1976-09-27 1978-03-30 Upjohn Co Verfahren zur herstellung von bisphenol a

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