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JP3401027B2 - ビスフェノール類の製造方法 - Google Patents

ビスフェノール類の製造方法

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JP3401027B2
JP3401027B2 JP09630192A JP9630192A JP3401027B2 JP 3401027 B2 JP3401027 B2 JP 3401027B2 JP 09630192 A JP09630192 A JP 09630192A JP 9630192 A JP9630192 A JP 9630192A JP 3401027 B2 JP3401027 B2 JP 3401027B2
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JP
Japan
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acid
phenol
reaction
mercaptan
exchange resin
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貴史 中川
保蔵 榊原
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビスフェノ−ル類の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、ビ
スフェノ−ル類を製造する方法として、触媒の活性を向
上させるために、助触媒として硫黄を含む化合物がしば
しば利用される。例えば、米国特許第2,775,62
0号明細書には、例えば塩化水素などの強鉱酸からなる
酸触媒と助触媒であるメチルメルカプタンとの存在下
に、フェノールとジメチルケトンとを反応させることに
より、2,2−ジ−(ヒドロキシフェニル)プロパンを
製造する方法が開示されている。米国特許第2,46
8,982号明細書には、酸性縮合剤例えば硫酸、塩化
水素、塩化アルミニウム等とメルカプト基で置換したカ
ルボン酸例えばメルカプト酢酸、メルカプトプロピオン
酸などの触媒との存在下に、フェノールとケトンとを反
応させて、ビスフェノールを製造する方法が開示されて
いる。米国特許第2,623,908号明細書には、酸
性縮合剤例えば塩化水素、塩化水素酸、臭化水素等の存
在下に、フェノールとアセトンとを反応させて4,4’
−イソプロピリデンフェノールを製造する方法が開示さ
れ、前記酸性縮合剤と共に揮発性硫黄含有触媒例えばメ
ルカプトカルボン酸を共存させると、フェノールとアセ
トンとの縮合速度が増大することが記載されている。
【0003】しかしながら、これらの方法においては、
触媒の回収が容易でなく、生成物が硫黄化合物で汚染さ
れ、また副生成物が多いという問題点がある。
【0004】一方、米国特許第3,394,089号明
細書には、メルカプトアミンによる部分中和で改質した
酸型の不溶性強酸カチオン交換樹脂を触媒として、この
触媒の存在下にフェノールとケトンとを反応させてビス
フェノールを製造する発明が記載されている。
【0005】しかしながら、この改質された樹脂は、こ
の発明者らの検討によると、それ自体が不安定であり、
反応の過程で反応媒質により洗い流されてしまうという
問題点のあることが判明した。
【0006】ビスフェノールの製造方法として、特公昭
37−981号公報に記載された技術もある。この公報
に記載されたビスフェノールの製造方法は、「フェノー
ルとアセトンとを実質的に無水条件の下で、実質的に不
溶性の陽イオン交換樹脂の存在において30〜125℃
の温度で反応帯域中で接触させ、反応帯域からの流出物
を、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
−フェノール付加物、反応副生物及びフェノールを含有
する流れと、アセトン、水及びフェノールを含有する流
れとの二つの流れに分離し、最初の流れから反応副生物
を除去し、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プ
ロパンを回収し、反応副生物、フェノール及びアセトン
を反応帯域に再循環させることからなる、アセトンと化
学量論的量よりも過剰に存在するフェノールとを触媒と
して実質的に不溶性の陽イオン交換樹脂を存在させて反
応させることを特徴」とする。そして、この方法におけ
る陽イオン交換樹脂として、陽イオン交換基をメルカプ
トアルコールで部分的にエステル化した陽イオン交換樹
脂を使用することができ、このように部分的にエステル
化した陽イオン交換樹脂を使用すると、生成物を汚染し
ないで反応を促進する利点のあることが開示されてい
る。
【0007】しかしながら、陽イオン交換基をメルカプ
トアルコールで部分的にエステル化した陽イオン交換樹
脂を使用しても、反応成績および触媒寿命の点で満足す
るべき結果が得られていない。
【0008】特公昭45−10337号公報に記載のビ
スフェノール類の製造法は、「フェノールに可溶なメル
カプタンおよび懸吊せるスルホン酸基を有する固体状の
不溶性イオン交換樹脂の存在下にフェノールとケトンと
を反応させることによりなるビスフェノール類の製造方
法にして、前記のメルカプタンの量がフェノールとケト
ンとの総重量を基準にして約0.05〜約1重量%であ
り、かつ前記のイオン交換樹脂の量がアセトン1モル当
たり約0.1〜約1当量であることを特徴」とする。こ
の製造法においては、イオン交換樹脂を触媒として用
い、エチルメルカプタンを含むメルカプタン類を助触媒
として用いている。
【0009】しかしながら、これらメルカプタン類を単
独で用いた場合、反応成績はある程度満足することので
きる結果が得られるものの、触媒寿命は工業的に満足す
ることのできるものではない。
【0010】本発明の目的は、前記従来の問題点を解消
することにある。すなわち、本発明の目的は、助触媒と
して、アルキルメルカプタンにメルカプトカルボン酸を
混合して用いることにより、触媒寿命の延長を可能にし
たビスフェノ−ル類の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項1に記載の発明は、スルホン酸系陽イオン交換
樹脂、アルキルメルカプタンおよびメルカプトカルボン
酸の存在下に、ケトン類とフェノ−ル類とを反応させる
ことを特徴とするビスフェノ−ル類の製造方法であり、
請求項2に記載の発明は、前記アルキルメルカプタンが
エチルメルカプタンであり、前記メルカプトカルボン酸
が3−メルカプトプロピオン酸である前記請求項1に記
載のビスフェノ−ル類の製造方法である。
【0012】以下に、本発明の方法について詳細に説明
する。本発明の方法においては、フェノール類とケトン
類とを反応させる。前記フェノ−ル類は、化1で表わす
ことができる。
【0013】
【化1】
【0014】(ただし、式中、R1 〜R4 は互いに同一
であっても相違していても良く、水素原子、炭素数1〜
4のアルキル基、またはハロゲン原子を表わす。)好ま
しい前記フェノ−ル類としては、フェノール、オルソク
レゾール、メタクレゾール、2,6−ジメチルフェノー
ル、テトラメチルフェノール、2,6−ジターシャリー
ブチルフェノール等のアルキルフェノールや、オルソク
ロロフェノール、メタクロロフェノール、2,6−ジク
ロロフェノール等のハロゲン化されたフェノール等を挙
げることができる。
【0015】前記ケトン類は、R5 COR6 で表すこと
ができる。式中、R5 およびR6 は互いに同一であって
も相違していても良く、水素原子、炭素数1〜6のアル
キル基、炭素数6〜10のシクロアルキル基、炭素数6
〜14のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、
炭素数7〜20のアルキルアリール基を表わす。
【0016】好ましい前記ケトン類としては、ジメチル
ケトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケ
トン、およびメチルイソブチルケトン等の炭素原子数1
2以下、好ましくは6以下のアルキル基を有する飽和脂
肪酸ケトン、フェニルメチルケトン等の芳香族ケトン、
メシチルオキシドのような不飽和ケトン、ならびにシク
ロヘキサノン、およびメチルシクロヘキサノン等の脂環
式ケトン等を挙げることができる。
【0017】本発明の方法においては、前記フェノール
類と前記ケトン類とを、スルホン酸系陽イオン交換樹
脂、アルキルメルカプタンおよびメルカプトカルボン酸
の存在下に、反応させる。
【0018】前記スルホン酸系陽イオン交換樹脂として
は、スルホン酸基を有する強酸性陽イオン交換樹脂であ
ればよく、その具体例としては、スルホン化スチレン・
ジビニルベンゼンコポリマー、スルホン化架橋スチレン
ポリマー、フェノールホルムアルデヒド−スルホン酸樹
脂およびベンゼンホルムアルデヒド−スルホン酸樹脂等
を挙げることができる。これらはその一種を単独で使用
することもできるし、また、その二種以上を併用するこ
ともできる。
【0019】前記アルキルメルカプタンとしては、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、シクロヘキシルメルカプタン等を挙げることが
できる。これらのうち、エチルメルカプタンが特に好ま
しい。なお、これらのアルキルメルカプタンはその一種
を単独で使用することもできるし、また、その二種以上
を併用することもできる。
【0020】前記メルカプトカルボン酸としては、一般
式(HS)n −R−COOHで表すことができる。ここ
で、前記一般式中のnとしては、1〜3の整数、好まし
くは1を表す。前記一般式中のRとしては、置換基を有
することがあり、飽和もしくは不飽和の、炭素数1〜5
の脂肪族炭化水素基を表す。
【0021】このメルカプトカルボン酸の好適例として
は、メルカプト酢酸、チオグリコール酸、2−メルカプ
トプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、4−メ
ルカプト酪酸等を挙げることができる。これらのうち、
3−メルカプトプロピオン酸が特に好ましい。なお、こ
のメルカプトカルボン酸はその一種を単独で使用するこ
ともできるし、またその二種以上を併用することもでき
る。
【0022】本発明においては、前記スルホン酸系陽イ
オン交換樹脂が主触媒であり、前記アルキルメルカプタ
ンと前記メルカプトカルボン酸とが助触媒として作用す
るものと考えられる。そして、助触媒に用いられる前記
アルキルメルカプタンおよび前記メルカプトカルボン酸
を用いることにより、触媒の活性低下が防止される。
【0023】前記アルキルメルカプタンと前記メルカプ
トカルボン酸の混合割合は、アルキルメルカプタンとメ
ルカプトカルボン酸とのモル比で、通常99:1〜1:
99であり、好ましくは97:3〜40:60である。
【0024】本発明は、前記フェノール類と前記ケトン
類とを、前記スルホン酸系陽イオン交換樹脂、前記アル
キルメルカプタンおよび前記メルカプトカルボン酸の存
在下に反応させ、ビスフェノールを製造する。この反応
は化2で表わされる。
【0025】
【化2】
【0026】この反応における反応方法は、特に制限さ
れないが、固定床連続反応や回分反応が望ましい。例え
ば、固定床連続反応で行なう場合、LHSVは通常、
0.2〜30/Hr-1、好ましくは0.5〜6Hr-1
ある。
【0027】この反応における反応条件として、フェノ
ール類とケトン類とのモル比は、通常、フェノール:ケ
トンが3:1〜30:1であり、好ましくは5:1〜1
5:1である。
【0028】反応温度は、通常、40〜150℃、好ま
しくは60〜110℃である。反応温度が40℃より低
いとフェノール相が固化することがあり、また、反応温
度が150℃より高いと気相反応となり、反応系の制御
が困難になる。
【0029】反応系中には水が存在しないのが好ましい
が、許容することのできる水分含有量は、通常1%以下
であり、好ましくは0.2%以下である。
【0030】メルカプタンとアセトンとのモル比は通
常、メルカプタン:アセトンが1:100〜20:10
0であり、好ましくは3:100〜10:100であ
る。
【0031】本発明の方法によると、触媒の劣化を抑制
してビスフェノールが好適に製造される。
【0032】
【実施例】次に本発明の実施例および比較例を示し、本
発明についてさらに具体的に説明する。
【0033】(実施例1)予めフェノールで膨潤させた
イオン交換樹脂{スルホン化スチレン・ジビニルベンゼ
ンコポリマー、三菱化成(株)製、商品名;ダイヤイオ
ンSK−104H}を充填した固定床(1.3cmφ×
64cm)に、常圧下に75℃で、フェノール440g
/Hrとアセトン溶液29g/Hrを混合して通油し、
連続反応を行なった。
【0034】前記アセトン溶液は、アセトン100mo
l、助触媒としてエチルメルカプタン4.5mol、お
よび3−メルカプトプロピオン酸(以下、3−MPAと
もいう)0.5molを含有していた。
【0035】反応混合物を経時的に分析し、フェノール
転化率を計算したところ、反応開始時に11.6%であ
ったものが500時間通油後には10.3%になった。
このときのフェノールの転化率低下速度は1.5%/
1,000g/g−cat.であった。
【0036】(実施例2)予めフェノールで膨潤させた
イオン交換樹脂{スルホン化スチレン・ジビニルベンゼ
ンコポリマー、三菱化成(株)製、商品名;ダイヤイオ
ンSK−104H}を充填した固定床(1.3cmφ×
64cm)に、常圧下に75℃で、フェノール440g
/Hrとアセトン溶液29g/Hrを混合して通油し、
連続反応を行なった。
【0037】前記アセトン溶液は、アセトン100mo
l、助触媒としてエチルメルカプタン4.95mol、
および3−MPA0.05molを含有していた。
【0038】反応混合物を経時的に分析し、フェノール
転化率を計算したところ、反応開始時に12.4%であ
ったものが500時間通油後には10.2%になった。
このときのフェノール転化率低下速度は2.5%/1,
000g/g−cat.であった。
【0039】(比較例1)実施例1において、助触媒と
してエチルメルカプタンのみを用いて、アセトン溶液を
アセトン100mol、エチルメルカプタン5molと
した以外は、実施例1と同様に実施した。
【0040】反応混合物を経時的に分析し、フェノール
転化率を計算したところ、反応開始時に11.7%であ
ったものが500時間通油後には9.4%になった。こ
のときのフェノール転化率低下速度は2.9%/1,0
00g/g−cat.であった。
【0041】(比較例2)実施例1において、助触媒と
してエチルメルカプタンのみを用いて、アセトン溶液を
アセトン100mol、エチルメルカプタン4.5mo
lとした以外は、実施例1と同様に実施した。
【0042】反応混合物を経時的に分析し、フェノール
転化率を計算したところ、反応開始時に11.2%であ
ったものが500時間通油後には8.8%になった。こ
のときのフェノール転化率低下速度は2.8%/1,0
00g/g−cat.であった。
【0043】上記の実施例1,2および比較例1,2の
結果から、触媒としての陽イオン交換樹脂と助触媒とし
てのエチルメルカプタンとを組み合わせた場合に比べ
て、本発明の方法においては、フェノール転化率低下速
度が小さく抑制されており、したがって触媒の劣化速度
が小さいといえる。
【0044】
【発明の効果】本発明の方法によると、触媒の劣化速度
が小さく、したがって長時間の連続製造に適したフェノ
ールの製造方法を提供することができる。
【0045】本発明の方法では、さらに、触媒としての
陽イオン交換樹脂自体は安定であり、反応媒質により洗
い出されてしまうこともなく、また、メルカプトカルボ
ン酸を使用するにもかかわらず、副生成物の増加もない
という優れた利点もある。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−17144(JP,A) 特開 平1−157927(JP,A) 特開 平4−1149(JP,A) 特開 昭54−19951(JP,A) 特開 昭56−46831(JP,A) 特開 昭57−118528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 39/00 C07C 37/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スルホン酸系陽イオン交換樹脂、アルキ
    ルメルカプタンおよびメルカプトカルボン酸の存在下
    に、ケトン類とフェノ−ル類とを反応させることを特徴
    とするビスフェノ−ル類の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記アルキルメルカプタンがエチルメル
    カプタンであり、前記メルカプトカルボン酸が3−メル
    カプトプロピオン酸である前記請求項1に記載のビスフ
    ェノ−ル類の製造方法。
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