JP7615916B2 - Method for producing bisphenol and method for producing polycarbonate resin - Google Patents
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Description
本発明は、ビスフェノールの製造方法と、この方法により製造されたビスフェノールを用いたポリカーボネート樹脂の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing bisphenol and a method for producing polycarbonate resin using the bisphenol produced by this method.
ビスフェノールは、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、芳香族ポリエステル樹脂などの高分子材料の原料として有用である。代表的なビスフェノールとしては、例えば、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-3-メチルフェニル)プロパンなどが知られている(特許文献1及び2参照)。 Bisphenols are useful as raw materials for polymeric materials such as polycarbonate resins, epoxy resins, and aromatic polyester resins. Representative bisphenols include, for example, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane and 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane (see Patent Documents 1 and 2).
ビスフェノールは、ポリカーボネート樹脂等の様々な樹脂の原料として幅広い用途に使用され、今後も、その用途の拡大が期待される。 Bisphenols are used for a wide range of purposes as raw materials for various resins such as polycarbonate resin, and their uses are expected to continue to expand in the future.
ポリカーボネート樹脂の製造法として界面重合法と溶融重合法とがある。溶融重合法は溶媒を使用せず、原料であるビスフェノールと炭酸ジフェニルとを加熱溶融させ、エステル交換触媒を用いて重合するため、界面重合法と比較すると重合槽容積に対し得られるポリカーボネート樹脂の量が多く、ポリカーボネート樹脂を効率的に生産することができる。 There are two methods for producing polycarbonate resin: interfacial polymerization and melt polymerization. The melt polymerization method does not use a solvent, and instead heats and melts the raw materials bisphenol and diphenyl carbonate, and polymerizes them using an ester exchange catalyst. Compared to the interfacial polymerization method, this method produces a larger amount of polycarbonate resin per volume of the polymerization tank, allowing for more efficient production of polycarbonate resin.
溶融重合法では、重合槽に供給した原料及び触媒がそのままポリカーボネート樹脂の製品となるため、原料であるビスフェノールの品質が重要である。特にエステル交換触媒は一般的に塩基性金属塩であるため、原料ビスフェノール中に酸性成分が存在すると、エステル交換触媒を中和し失活させ、所望の分子量のポリカーボネート樹脂を得られない可能性がある。このような酸性成分を重合活性阻害物質と呼ぶ。 In the melt polymerization method, the raw materials and catalyst supplied to the polymerization tank become the polycarbonate resin product as is, so the quality of the raw material bisphenol is important. In particular, since transesterification catalysts are generally basic metal salts, if there are acidic components in the raw material bisphenol, the transesterification catalyst will be neutralized and deactivated, and it may not be possible to obtain polycarbonate resin with the desired molecular weight. Such acidic components are called polymerization activity inhibitors.
特許文献2によると、生成したビスフェノールを溶解させ、ビスフェノールを含有する有機相のpHを8.5以上にした後、水洗することで、色調と重合活性に優れたビスフェノールを製造することができる。しかし、塩化水素ガスや特定濃度の有機酸及び硫酸を触媒として用いた場合、該触媒のビスフェノールを含有する有機相への溶解度が高いため、重合活性阻害物質を製品ビスフェノールに残存させないよう、ビスフェノールを含有する有機相と塩基性水溶液とを十分に接触させ該触媒を中和する必要がある。そのためにはビスフェノールを含有する有機相と塩基性水相とが懸濁するよう撹拌するのが好ましい。しかし、工業的なm3スケールでの製造では撹拌回転数及び動力に制限があるため、ラボスケールと同等に混合することは難しい。ラボスケールと同等の品質になるよう洗浄するためには複数回の中和及び水洗を要するため、多量の排水が生じ、排水処理コストも大きい。そのため、より効率的に重合活性阻害物質を除去することができるビスフェノールの製造方法の開発が課題であった。 According to Patent Document 2, bisphenol having excellent color tone and polymerization activity can be produced by dissolving the produced bisphenol, adjusting the pH of the organic phase containing bisphenol to 8.5 or more, and then washing with water. However, when hydrogen chloride gas or a specific concentration of organic acid and sulfuric acid are used as a catalyst, the solubility of the catalyst in the organic phase containing bisphenol is high, so that the organic phase containing bisphenol must be sufficiently contacted with a basic aqueous solution to neutralize the catalyst so that polymerization activity inhibitors do not remain in the product bisphenol. For this purpose, it is preferable to stir the organic phase containing bisphenol and the basic aqueous phase so that they are suspended. However, since the stirring rotation speed and power are limited in industrial m3 scale production, it is difficult to mix them to the same extent as in the lab scale. In order to wash to the same quality as in the lab scale, multiple neutralizations and washings are required, so a large amount of wastewater is generated and the wastewater treatment costs are also high. Therefore, the development of a method for producing bisphenol that can more efficiently remove polymerization activity inhibitors has been an issue.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、重合活性阻害物質の含有量が少なく、重合活性に優れたビスフェノールの製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、このビスフェノールの製造方法で得られたビスフェノールを用いて、高品質のポリカーボネート樹脂を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and aims to provide a method for producing bisphenol that has a low content of polymerization activity inhibitors and excellent polymerization activity. The present invention also aims to provide a method for producing high-quality polycarbonate resin using bisphenol obtained by this bisphenol production method.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ビスフェノールの生成反応で得られたビスフェノールを含有する有機相に塩基性含窒素化合物を混合し、この混合液から晶析によりビスフェノール固体を析出させることで、重合活性に優れたビスフェノールを製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive research conducted by the inventors to solve the above problems, they discovered that bisphenol with excellent polymerization activity can be produced by mixing a basic nitrogen-containing compound with an organic phase containing bisphenol obtained in a bisphenol production reaction and precipitating a bisphenol solid from this mixture by crystallization, and thus completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。 That is, the present invention relates to the following inventions:
[1] 芳香族アルコールとケトン又はアルデヒドとを酸触媒下で反応させてビスフェノールを生成させる反応工程と、該反応工程で得られたビスフェノールを含有する有機相中の酸性成分を中和する中和工程と、該中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相からビスフェノール固体を取り出す晶析工程とを有し、該中和工程において、該ビスフェノールを含有する有機相に塩基性含窒素化合物を添加するビスフェノールの製造方法。 [1] A method for producing bisphenol, comprising a reaction step in which an aromatic alcohol is reacted with a ketone or aldehyde in the presence of an acid catalyst to produce bisphenol, a neutralization step in which acidic components in the organic phase containing bisphenol obtained in the reaction step are neutralized, and a crystallization step in which bisphenol solids are extracted from the organic phase containing bisphenol that has been subjected to the neutralization step, in which a basic nitrogen-containing compound is added to the organic phase containing bisphenol in the neutralization step.
[2] 前記中和工程が、前記ビスフェノールを含有する有機相に塩基性水溶液を添加して混合した後、二相分離して水相を除去する第1の中和工程と、該第1の中和工程で得られたビスフェノールを含有する有機相に、前記塩基性含窒素化合物を添加する第2の中和工程とを有し、該第1の中和工程で除去される水相のpHが7.5以上である、[1]に記載のビスフェノールの製造方法。 [2] The method for producing bisphenol according to [1], wherein the neutralization step includes a first neutralization step in which a basic aqueous solution is added to the organic phase containing bisphenol, and the mixture is mixed, followed by separation into two phases and removal of the aqueous phase, and a second neutralization step in which the basic nitrogen-containing compound is added to the organic phase containing bisphenol obtained in the first neutralization step, and the pH of the aqueous phase removed in the first neutralization step is 7.5 or higher.
[3] 前記塩基性含窒素化合物の沸点が120℃以下である、[1]又は[2]に記載のビスフェノールの製造方法。 [3] The method for producing bisphenol according to [1] or [2], wherein the boiling point of the basic nitrogen-containing compound is 120°C or lower.
[4] 前記塩基性含窒素化合物の添加量が、前記ビスフェノールを含有する有機相に対し0.01~10質量%である、[1]乃至[3]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法。 [4] The method for producing bisphenol according to any one of [1] to [3], wherein the amount of the basic nitrogen-containing compound added is 0.01 to 10 mass% relative to the organic phase containing the bisphenol.
[5] 前記ビスフェノールが、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン及び1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンからなる群から選択されるいずれかである、[1]乃至[4]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法。 [5] The method for producing bisphenol according to any one of [1] to [4], wherein the bisphenol is any one selected from the group consisting of 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, and 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane.
[6] [1]乃至[5]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法で製造したビスフェノールを用いたポリカーボネート樹脂の製造方法。 [6] A method for producing a polycarbonate resin using bisphenol produced by the method for producing bisphenol described in any one of [1] to [5].
本発明によれば、ビスフェノールを含有する有機相に、塩基性含窒素化合物を混合し、この混合液から晶析によりビスフェノール固体を取り出して製品ビスフェノールを得ることで、ビスフェノールを含有する有機相に存在する重合活性被毒物質を効率的に除去することが可能であり、重合活性に優れるビスフェノールを得ることができる。また、このビスフェノールの製造方法で製造されたビスフェノールを用いて、所望の分子量の高品質ポリカーボネート樹脂を製造できる。 According to the present invention, a basic nitrogen-containing compound is mixed with an organic phase containing bisphenol, and bisphenol solids are extracted from this mixture by crystallization to obtain product bisphenol. This makes it possible to efficiently remove polymerization activity poisoning substances present in the organic phase containing bisphenol, and to obtain bisphenol with excellent polymerization activity. In addition, high-quality polycarbonate resins with the desired molecular weight can be produced using bisphenol produced by this bisphenol production method.
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値または物性値を含む表現として用いるものとする。 The following describes in detail the embodiments of the present invention, but the description of the constituent elements described below is one example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following content as long as the gist of the present invention is not changed. Note that when the expression "~" is used in this specification, it is used as an expression including the numerical values or physical property values before and after it.
〔ビスフェノールの製造方法〕
本発明のビスフェノールの製造方法は、芳香族アルコールとケトン又はアルデヒドとを酸触媒下で反応させてビスフェノールを生成させる反応工程と、該反応工程で得られたビスフェノールを含有する有機相中の酸性成分を中和する中和工程と、該中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相からビスフェノール固体を取り出す晶析工程とを有し、該中和工程において、該ビスフェノールを含有する有機相に塩基性含窒素化合物を添加することを特徴とする。
[Method for producing bisphenol]
The process for producing bisphenol of the present invention comprises a reaction step of reacting an aromatic alcohol with a ketone or an aldehyde in the presence of an acid catalyst to produce bisphenol, a neutralization step of neutralizing acidic components in an organic phase containing bisphenol obtained in the reaction step, and a crystallization step of extracting bisphenol solids from the organic phase containing bisphenol that has been subjected to the neutralization step, and is characterized in that a basic nitrogen-containing compound is added to the organic phase containing bisphenol in the neutralization step.
即ち、本発明者らは、ビスフェノールを含有する有機相と塩基性含窒素化合物とを混合し、晶析することで、ビスフェノールを含有する有機相に含有される重合活性阻害物質を含む酸性化合物を効率的に除去し、中和に要する回数を低減することが可能であることを見出した。なお、塩基性含窒素化合物の添加に先立ち塩基性水溶液を添加して中和してもよく、また塩基性含窒素化合物の添加前後に、ビスフェノールを含有する有機相に水を供給し、水に溶解しやすい塩類の大部分を除いてもよい。また、晶析工程は所望のビスフェノール純度になるまで複数回実施してもよい。 That is, the inventors have found that by mixing an organic phase containing bisphenol with a basic nitrogen-containing compound and crystallizing the mixture, it is possible to efficiently remove acidic compounds, including polymerization activity inhibitors, contained in the organic phase containing bisphenol, and reduce the number of times required for neutralization. Note that a basic aqueous solution may be added prior to the addition of the basic nitrogen-containing compound to perform neutralization, or water may be supplied to the organic phase containing bisphenol before or after the addition of the basic nitrogen-containing compound to remove most of the salts that are easily soluble in water. The crystallization process may also be performed multiple times until the desired bisphenol purity is achieved.
<反応工程>
反応工程では、芳香族アルコールとケトン又はアルデヒドとを酸触媒下で反応(縮合反応)させてビスフェノールを生成させる。
<Reaction Step>
In the reaction step, an aromatic alcohol and a ketone or an aldehyde are reacted (condensation reaction) in the presence of an acid catalyst to produce a bisphenol.
[ビスフェノール]
本発明のビスフェノールの製造方法により製造されるビスフェノール(以下、「本発明のビスフェノール」と称す場合がある。)は、通常、以下の一般式(1)で表される化合物である。
[Bisphenol]
The bisphenol produced by the bisphenol production method of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as "the bisphenol of the present invention") is usually a compound represented by the following general formula (1).
一般式(1)中、R1~R4は、それぞれに独立に水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基などが挙げられる。なお、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基などは、置換または無置換のいずれであってもよい。R1~R4としては、例えば、水素原子、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、i-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、i-ブトキシ基、t-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、i-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、n-ヘプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、n-ウンデシルオキシ基、n-ドデシルオキシ基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、2,6-ジメチルフェニル基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、フェニルアミノ基などが挙げられる。
これらのうちR2とR3は立体的に嵩高いと縮合反応が進行しにくいことから、好ましくは水素原子である。
In the general formula (1), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an amino group, etc. The alkyl group, the alkoxy group, the aryl group, the amino group, etc. may be substituted or unsubstituted. Examples of R 1 to R 4 include a hydrogen atom, a fluoro group, a chloro group, a bromo group, an iodo group, a methyl group, an ethyl group, a n-propyl group, an i-propyl group, a n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, a n-pentyl group, an i-pentyl group, a n-hexyl group, a n-heptyl group, a n-octyl group, a n-nonyl group, a n-decyl group, a n-undecyl group, a n-dodecyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a n-propoxy group, an i-propoxy group, a n-butoxy group, an i-butoxy group, a t-butoxy group, a n-pentyloxy group, an i ... Examples of the aryloxy group include an n-butyloxy group, an n-hexyloxy group, an n-heptyloxy group, an n-octyloxy group, an n-nonyloxy group, an n-decyloxy group, an n-undecyloxy group, an n-dodecyloxy group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclododecyl group, a benzyl group, a phenyl group, a tolyl group, a 2,6-dimethylphenyl group, an amino group, a methylamino group, a dimethylamino group, a diethylamino group, and a phenylamino group.
Of these, R2 and R3 are preferably hydrogen atoms since the condensation reaction is difficult to proceed if they are sterically bulky.
R5とR6は、それぞれに独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基などが挙げられる。なお、アルキル基、アルコキシ基、アリール基などは、置換または無置換のいずれであってもよい。例えば、水素原子、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、i-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルへキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、i-プロポキシ基、n-ブトキシ基、i-ブトキシ基、t-ブトキシ基、n-ペンチルオキシ基、i-ペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、n-ヘプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、n-ウンデシルオキシ基、n-ドデシルオキシ基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロへプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、2,6-ジメチルフェニル基などが挙げられる。 R5 and R6 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or the like. The alkyl group, alkoxy group, aryl group, or the like may be substituted or unsubstituted. For example, a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, an i-pentyl group, an n-hexyl group, an n-heptyl group, an n-octyl group, a 2-ethylhexyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, an n-undecyl group, an n-dodecyl group, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an i-propoxy group, an n-butoxy group, an i-butoxy group, a t-butoxy group, an n-pentyl group, an i-pentyl group, an Examples of such aryloxy groups include an n-butyloxy group, an i-pentyloxy group, an n-hexyloxy group, an n-heptyloxy group, an n-octyloxy group, an n-nonyloxy group, an n-decyloxy group, an n-undecyloxy group, an n-dodecyloxy group, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, a cyclododecyl group, a benzyl group, a phenyl group, a tolyl group, and a 2,6-dimethylphenyl group.
R5とR6は、2つの基の間で互いに結合又は架橋していてもよく、R5とR6とが隣接する炭素原子と一緒に結合して、ヘテロ原子を含んでいてもよいシクロアルキリデン基を形成してもよい。このようなものとしては、例えば、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、3,3,5-トリメチルシクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、シクロオクチリデン、シクロノニリデン、シクロデシリデン、シクロウンデシリデン、シクロドデシリデン、フルオレニリデン、キサントニリデン、チオキサントニリデンなどが挙げられる。 R5 and R6 may be bonded or bridged to each other between the two groups, or R5 and R6 may be bonded together with adjacent carbon atoms to form a cycloalkylidene group which may contain heteroatoms, such as cyclopropylidene, cyclobutylidene, cyclopentylidene, cyclohexylidene, 3,3,5-trimethylcyclohexylidene, cycloheptylidene, cyclooctylidene, cyclononylidene, cyclodecylidene, cycloundecylidene, cyclododecylidene, fluorenylidene, xanthonylidene, and thioxanthonylidene.
本発明のビスフェノールとしては、具体的には、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-3-メチルフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,3-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)ペンタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)ペンタン、3,3-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、3,3-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)ヘプタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)ヘプタン、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、4,4-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)ヘプタンなどが挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the bisphenols used in the present invention include 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane, 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propane, 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, 3,3-bis(4-hydroxyphenyl)pentane, 3,3-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)pentane, 2,2-bis(4 -hydroxyphenyl)pentane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)pentane, 3,3-bis(4-hydroxyphenyl)heptane, 3,3-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)heptane, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)heptane, 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)heptane, 4,4-bis(4-hydroxyphenyl)heptane, 4,4-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)heptane, and the like, but are not limited to these.
この中でも、好適なビスフェノールは、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン(ビスフェノールC)、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルフェニル)プロパン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、及び1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンからなる群から選択されるいずれかであり、より好ましくは、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、及び1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンからなる群から選択されるいずれかである。 Among these, the preferred bisphenol is any one selected from the group consisting of 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane (bisphenol C), 2,2-bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propane, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, and 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane, and more preferably any one selected from the group consisting of 2,2-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propane, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, and 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane.
[芳香族アルコール]
本発明のビスフェノールの製造原料として用いる芳香族アルコールは、通常、以下の一般式(2)で表される化合物である。
[Aromatic alcohol]
The aromatic alcohol used as a raw material for producing the bisphenol of the present invention is usually a compound represented by the following general formula (2).
一般式(2)において、R1~R4は、上記一般式(1)のR1~R4におけるものと同義である。 In formula (2), R 1 to R 4 have the same meanings as R 1 to R 4 in formula (1) above.
前述の通り、R2とR3は立体的に嵩高いと縮合反応が進行しにくいことから水素原子であることが好ましい。また、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又はアミノ基であることが好ましく、水素原子又はアルキル基であることがより好ましい。例えば、R1及びR4が、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基であり、R2及びR3が、水素原子である化合物が挙げられる。アルキル基の炭素数は、好ましくは1~12であり、より好ましくは1~6である。 As described above, if R2 and R3 are sterically bulky, the condensation reaction is difficult to proceed, so they are preferably hydrogen atoms. Also, R1 to R4 are preferably each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, or an amino group, and more preferably a hydrogen atom or an alkyl group. For example, a compound in which R1 and R4 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group, and R2 and R3 are a hydrogen atom, can be mentioned. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6.
具体的には、上記一般式(2)で表される化合物として、フェノール、メチルフェノール(クレゾール)、ジメチルフェノール(キシレノール)、エチルフェノール、プロピルフェフェノール、ブチルフェノール、メトキシフェノール、エトキシフェノール、プロポキシフェノール、ブトキシフェノール、アミノフェノール、ベンジルフェニル、フェニルフェノールなどが挙げられる。この中でも、フェノール、メチルフェノール及びジメチルフェノールからなる群から選択されるいずれかが好ましく、メチルフェノール又はジメチルフェノールがより好ましく、メチルフェノール(オルトクレゾール)が更に好ましい。 Specific examples of the compound represented by the above general formula (2) include phenol, methylphenol (cresol), dimethylphenol (xylenol), ethylphenol, propylphenol, butylphenol, methoxyphenol, ethoxyphenol, propoxyphenol, butoxyphenol, aminophenol, benzylphenyl, and phenylphenol. Among these, any one selected from the group consisting of phenol, methylphenol, and dimethylphenol is preferred, methylphenol or dimethylphenol is more preferred, and methylphenol (orthocresol) is even more preferred.
[ケトン又はアルデヒド]
ケトン又はアルデヒドは、通常、以下の一般式(3)で表される化合物である。
[Ketone or aldehyde]
The ketone or aldehyde is usually a compound represented by the following general formula (3).
一般式(3)において、R5、R6は、上記一般式(1)のR5、R6におけるものと同義である。 In formula (3), R 5 and R 6 have the same meanings as R 5 and R 6 in formula (1) above.
好ましくは、R5及びR6は、それぞれに独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又は、R5とR6とが隣接する炭素原子と一緒に結合し形成されたシクロアルキリデン基である。該アルキル基の炭素数は好ましくは1~12、より好ましくは1~6である。特に、R5及びR6は、それぞれに独立に、アルキル基、又は、R5とR6とが隣接する炭素原子と一緒に結合し形成されたシクロアルキリデン基が好ましい。 Preferably, R5 and R6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a cycloalkylidene group formed by R5 and R6 bonding together with adjacent carbon atoms. The number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6. In particular, it is preferred that R5 and R6 are each independently an alkyl group, or a cycloalkylidene group formed by R5 and R6 bonding together with adjacent carbon atoms.
一般式(3)で表される化合物としては、具体的には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ペンチルアルデヒド、ヘキシルアルデヒド、ヘプチルアルデヒド、オクチルアルデヒド、ノニルアルデヒド、デシルアルデヒド、ウンデシルアルデヒド、ドデシルアルデヒドなどのアルデヒド類;アセトン、ブタノン、ペンタノン、ヘキサノン、ヘプタノン、オクタノン、ノナノン、デカノン、ウンデカノン、ドデカノンなどのケトン類;ベンズアルデヒド、フェニルメチルケトン、フェニルエチルケトン、フェニルプロピルケトン、クレジルメチルケトン、クレジルエチルケトン、クレジルプロピルケトン、キシリルメチルケトン、キシリルエチルケトン、キシリルプロピルケトンなどのアリールアルキルケトン類;シクロプロパノン、シクロブタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロノナノン、シクロデカノン、シクロウンデカノン、シクロドデカノンなどの環状アルカンケトン類等が挙げられる。 Specific examples of compounds represented by general formula (3) include aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, pentylaldehyde, hexylaldehyde, heptylaldehyde, octylaldehyde, nonylaldehyde, decylaldehyde, undecylaldehyde, and dodecylaldehyde; ketones such as acetone, butanone, pentanone, hexanone, heptanone, octanone, nonanone, decanone, undecanone, and dodecanone; benzaldehyde, furanaldehyde, and the like. aryl alkyl ketones such as phenyl methyl ketone, phenyl ethyl ketone, phenyl propyl ketone, cresyl methyl ketone, cresyl ethyl ketone, cresyl propyl ketone, xylyl methyl ketone, xylyl ethyl ketone, and xylyl propyl ketone; and cyclic alkane ketones such as cyclopropanone, cyclobutanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, cyclononanone, cyclodecanone, cycloundecanone, and cyclododecanone.
[芳香族アルコール/ケトン又はアルデヒドモル比]
原料である芳香族アルコールに対しケトン又はアルデヒドの量が多い場合、ケトン又はアルデヒドが多量化し易く、また少ない場合は芳香族アルコールが未反応の状態で損失となる。これらのことから、ケトン又はアルデヒドに対する芳香族アルコールのモル比((芳香族アルコールのモル数/ケトンのモル数)又は(芳香族アルコールのモル数/アルデヒドのモル数))の下限は、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.6以上、更に好ましくはモル比1.7以上である。また、その上限は、好ましくは15以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは8以下である。
[Aromatic alcohol/ketone or aldehyde molar ratio]
When the amount of ketone or aldehyde is large relative to the aromatic alcohol as a raw material, the ketone or aldehyde is easily polymerized, and when the amount is small, the aromatic alcohol is lost in an unreacted state. For these reasons, the lower limit of the molar ratio of aromatic alcohol to ketone or aldehyde ((moles of aromatic alcohol/moles of ketone) or (moles of aromatic alcohol/moles of aldehyde)) is preferably 1.5 or more, more preferably 1.6 or more, and even more preferably 1.7 or more. The upper limit is preferably 15 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 8 or less.
[酸触媒]
本発明のビスフェノールの製造方法に用いられる酸触媒としては、硫酸、塩酸、塩化水素ガス、リン酸、p-トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、メタンスルホン酸などの脂肪族スルホン酸などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
中でも、酸触媒は、硫酸、塩酸、及び塩化水素ガスからなる群より選ばれるいずれか1つ以上であることが好ましく、より好ましくは硫酸及び/又は塩化水素ガスである。反応効率に優れ、かつ、触媒の揮発性がなく設備への負担が少ないという観点から、酸触媒としては硫酸が特に好ましい。
[Acid Catalyst]
Examples of the acid catalyst used in the method for producing bisphenol of the present invention include sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen chloride gas, phosphoric acid, aromatic sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, aliphatic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among them, the acid catalyst is preferably any one or more selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrogen chloride gas, more preferably sulfuric acid and/or hydrogen chloride gas. From the viewpoints of excellent reaction efficiency, no volatility of the catalyst, and less burden on the equipment, sulfuric acid is particularly preferred as the acid catalyst.
硫酸は、化学式H2SO4で表される酸性の液体である。一般的に、硫酸は水で希釈された硫酸水溶液として用いられ、その濃度に応じて、濃硫酸や希硫酸といわれる。例えば、希硫酸とは、質量濃度が50質量%未満の硫酸水溶液である。
用いる硫酸の濃度(硫酸水溶液の濃度)が低いと、水の量が多くなるため、ビスフェノールの生成反応が進行しにくくなり、ビスフェノールを製造する反応時間が長くなり、効率的にビスフェノールを製造することが難しい場合がある。そのため、用いる硫酸の濃度は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは75質量%以上であり、更に好ましくは80質量%以上である。また、用いる硫酸の濃度の上限は、通常99.5質量%以下又は99質量%以下である。
Sulfuric acid is an acidic liquid represented by the chemical formula H2SO4 . Generally, sulfuric acid is used as an aqueous solution of sulfuric acid diluted with water, and is called concentrated sulfuric acid or dilute sulfuric acid depending on its concentration. For example, dilute sulfuric acid is an aqueous solution of sulfuric acid with a mass concentration of less than 50 mass%.
If the concentration of sulfuric acid used (concentration of sulfuric acid aqueous solution) is low, the amount of water increases, so that the reaction for producing bisphenol does not proceed easily, the reaction time for producing bisphenol increases, and it may be difficult to produce bisphenol efficiently. Therefore, the concentration of sulfuric acid used is preferably 70 mass% or more, more preferably 75 mass% or more, and even more preferably 80 mass% or more. The upper limit of the concentration of sulfuric acid used is usually 99.5 mass% or less or 99 mass% or less.
原料である芳香族アルコールに対する硫酸等の酸触媒のモル比(酸触媒のモル数/芳香族アルコールのモル数)は、少ない場合は、縮合反応の進行とともに副生する水によって硫酸等の酸触媒が希釈されて反応に時間を要する。また、多い場合は、酸触媒に起因する副生物、例えば、酸触媒が硫酸の場合、芳香族アルコールがスルホン化され芳香族アルコールスルホン酸が多量に生成する場合がある。これらのことから、原料である芳香族アルコールに対する硫酸等の酸触媒のモル比は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上である。また、その上限は、好ましくは10以下、より好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。 If the molar ratio of the acid catalyst such as sulfuric acid to the aromatic alcohol raw material (moles of acid catalyst/moles of aromatic alcohol) is low, the acid catalyst such as sulfuric acid will be diluted by the water by-produced as the condensation reaction proceeds, and the reaction will take time. If the molar ratio is high, by-products caused by the acid catalyst, for example, when the acid catalyst is sulfuric acid, the aromatic alcohol may be sulfonated and a large amount of aromatic alcohol sulfonic acid may be produced. For these reasons, the molar ratio of the acid catalyst such as sulfuric acid to the aromatic alcohol raw material is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, and even more preferably 0.1 or more. The upper limit is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and even more preferably 5 or less.
[チオール助触媒]
本発明において、芳香族アルコールとケトン又はアルデヒドとを縮合させる反応では、助触媒としてチオール助触媒を用いることができ、チオール助触媒を用いることで、生成ビスフェノールの選択性を高めることができる。
[Thiol cocatalyst]
In the present invention, a thiol promoter can be used as a promoter in the condensation reaction of an aromatic alcohol with a ketone or an aldehyde. The use of a thiol promoter can increase the selectivity of the produced bisphenol.
チオール助触媒としては、例えば、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-メルカプト酪酸などのメルカプトカルボン酸、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、ブチルメルカプタン、ペンチルメルカプタン、へキシルメルカプタン、へプチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ノニルメルカプタン、デシルメルカプタン(デカンチオール)、ウンデシルメルカプタン(ウンデカンチオール)、ドデシルメルカプタン(ドデカンチオール)、トリデシルメルカプタン、テトラデシルメルカプタン、ペンタデシルメルカプタンなどのアルキルチオール、メルカプトフェノールなどのアリールチオールなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of thiol promoters include mercaptocarboxylic acids such as mercaptoacetic acid, thioglycolic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, and 4-mercaptobutyric acid; alkyl thiols such as methyl mercaptan, ethyl mercaptan, propyl mercaptan, butyl mercaptan, pentyl mercaptan, hexyl mercaptan, heptyl mercaptan, octyl mercaptan, nonyl mercaptan, decyl mercaptan (decanethiol), undecyl mercaptan (undecanethiol), dodecyl mercaptan (dodecanethiol), tridecyl mercaptan, tetradecyl mercaptan, and pentadecyl mercaptan; and aryl thiols such as mercaptophenol. These may be used alone or in combination of two or more.
これらのチオール助触媒を用いる場合、ケトン又はアルデヒドに対するチオール助触媒のモル比((チオール助触媒のモル数/ケトンのモル数)又は(チオール助触媒のモル数/アルデヒドのモル数))が、少ないとチオール助触媒を用いることによるビスフェノールの選択性改善の効果が得られず、多いとビスフェノールに混入して品質が悪化する場合がある。これらのことから、ケトン又はアルデヒドに対するチオール助触媒のモル比の下限は、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上である。また、その上限は、好ましくは1以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.1以下である。 When using these thiol promoters, if the molar ratio of the thiol promoter to the ketone or aldehyde ((moles of thiol promoter/moles of ketone) or (moles of thiol promoter/moles of aldehyde)) is low, the effect of improving the selectivity of bisphenol by using the thiol promoter cannot be obtained, and if it is high, it may be mixed into the bisphenol, resulting in a deterioration in quality. For these reasons, the lower limit of the molar ratio of the thiol promoter to the ketone or aldehyde is preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, and even more preferably 0.01 or more. The upper limit is preferably 1 or less, more preferably 0.5 or less, and even more preferably 0.1 or less.
[有機溶媒]
ビスフェノールを生成する反応は、有機溶媒の存在下で行ってもよい。有機溶媒としては、芳香族炭化水素、脂肪族アルコール、脂肪族炭化水素などが挙げられる。これらの溶媒は、1種のみを用いてよく、2以上を併用してもよい。例えば、芳香族炭化水素と脂肪族アルコールとの混合溶媒を用いてもよい。
[Organic solvent]
The reaction for producing bisphenol may be carried out in the presence of an organic solvent. Examples of the organic solvent include aromatic hydrocarbons, aliphatic alcohols, and aliphatic hydrocarbons. These solvents may be used alone or in combination of two or more. For example, a mixed solvent of aromatic hydrocarbons and aliphatic alcohols may be used.
芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、メシチレンなどが挙げられる。 Examples of aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene, isopropylbenzene, and mesitylene.
脂肪族アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i-ブタノール、t-ブタノール、n-ペンタノール、i-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-ヘプタノール、n-オクタノール、n-ノナノール、n-デカノール、n-ウンデカノール、n-ドデカノールなどの1価のアルキルアルコール;エチレングリコール、ジエチレングルコール、トリエチレングリコールなどの多価アルコールなどが挙げられる。
脂肪族アルコールは、反応効率等の観点から、炭素数1~12の1価のアルキルアルコールが好ましく、炭素数1~8の1価のアルキルアルコールがより好ましい。
Examples of the aliphatic alcohol include monohydric alkyl alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, n-nonanol, n-decanol, n-undecanol, and n-dodecanol; and polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol.
From the viewpoint of reaction efficiency and the like, the aliphatic alcohol is preferably a monohydric alkyl alcohol having 1 to 12 carbon atoms, and more preferably a monohydric alkyl alcohol having 1 to 8 carbon atoms.
脂肪族炭化水素としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカンなどが挙げられる。 Examples of aliphatic hydrocarbons include hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane, and dodecane.
なお、原料である芳香族アルコールを多量に使用して有機溶媒の代わりとしてもよい。この場合、未反応の芳香族アルコールは損失となるが、蒸留などにより回収及び精製して再利用することで損失を低減できる。 The aromatic alcohol raw material may be used in large quantities to replace the organic solvent. In this case, unreacted aromatic alcohol is lost, but this loss can be reduced by recovering and purifying it by distillation or other methods and reusing it.
有機溶媒を用いる場合、原料であるケトン又はアルデヒドに対する有機溶媒の質量比((ケトンの質量/有機溶媒の質量)又は(アルデヒドの質量/有機溶媒の質量))は、多すぎると、ケトン又はアルデヒドと、芳香族アルコールとが反応しにくく、反応に長時間を要する。少なすぎると、生成してくるビスフェノールにより混合不良が生じる場合や、ケトン又はアルデヒドの多量化が促進される場合がある。これらのことから、ケトン又はアルデヒドに対する有機溶媒の質量比は、0.5以上が好ましく、1以上がより好ましい。また、その上限は、有機溶媒の種類に応じて、ビスフェノールの析出が起こる範囲で調整すればよく、50以下又は30以下とすることができる。 When an organic solvent is used, if the mass ratio of the organic solvent to the raw material ketone or aldehyde ((mass of ketone/mass of organic solvent) or (mass of aldehyde/mass of organic solvent)) is too high, the ketone or aldehyde and the aromatic alcohol do not react easily, and the reaction takes a long time. If the ratio is too low, the resulting bisphenol may cause poor mixing or may promote the polymerization of the ketone or aldehyde. For these reasons, the mass ratio of the organic solvent to the ketone or aldehyde is preferably 0.5 or more, and more preferably 1 or more. The upper limit may be adjusted to a range in which precipitation of the bisphenol occurs depending on the type of organic solvent, and may be 50 or less or 30 or less.
生成してくるビスフェノールが析出しやすく、反応終了後、反応液からビスフェノールを回収する際の損失(例えば、晶析時の濾液への損失)を低減できることからも、有機溶媒としては、ビスフェノールの溶解度が低い溶媒を用いることが好ましい。ビスフェノールの溶解度が低い溶媒としては、例えば、芳香族炭化水素が挙げられる。このため、有機溶媒は、芳香族炭化水素を主成分として含むことが好ましく、有機溶媒中に芳香族炭化水素を55質量%以上含むことが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましく、80質量%以上含むことが更に好ましい。 The organic solvent used is preferably one in which bisphenol has a low solubility, because the resulting bisphenol is more likely to precipitate and the loss (e.g., loss to the filtrate during crystallization) during recovery of the bisphenol from the reaction solution after the reaction is completed can be reduced. Examples of solvents in which bisphenol has a low solubility include aromatic hydrocarbons. For this reason, the organic solvent preferably contains aromatic hydrocarbons as the main component, and the organic solvent preferably contains 55% by mass or more of aromatic hydrocarbons, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more.
[反応方法]
芳香族アルコールと、ケトン又はアルデヒドとの縮合反応において、芳香族アルコールと酸触媒とを含む溶液に、ケトン又はアルデヒドを含む溶液を供給し、縮合反応を行うことが好ましい。
この場合、ケトン又はアルデヒドを含む溶液の供給方法は、一括で供給する方法や、分割して供給する方法を用いることができるが、ビスフェノールを生成する反応が発熱反応であることから、少しずつ滴下して供給するなど分割して供給する方法が好ましい。
[Reaction method]
In the condensation reaction between an aromatic alcohol and a ketone or an aldehyde, it is preferable to supply a solution containing a ketone or an aldehyde to a solution containing an aromatic alcohol and an acid catalyst to carry out the condensation reaction.
In this case, the method of supplying the solution containing a ketone or an aldehyde may be a method of supplying the solution all at once or a method of supplying the solution in portions. However, since the reaction for producing bisphenol is an exothermic reaction, a method of supplying the solution in portions, such as by dropping the solution little by little, is preferred.
芳香族アルコールと酸触媒とを含む溶液は、芳香族アルコールと酸触媒とからなるものであってもよく、それ以外の成分を含むものであってもよい。例えば、芳香族アルコールと酸触媒と有機溶媒とを含む溶液としてもよい。
また、ケトン又はアルデヒドを含む溶液は、ケトン又はアルデヒドからなるものであってもよく、それ以外の成分を含んでもよい。例えば、チオール助触媒を用いる場合、チオール助触媒は、ケトン又はアルデヒドに予め混合してから反応に供することが好ましい。チオール助触媒と、ケトン又はアルデヒドとの混合方法は、チオール助触媒に、ケトン又はアルデヒドを供給してもよく、ケトン又はアルデヒドにチオール助触媒を供給してもよい。また、ケトン又はアルデヒドを含む溶液は、有機溶媒を含むものとしてもよい。
The solution containing an aromatic alcohol and an acid catalyst may consist of an aromatic alcohol and an acid catalyst, or may contain other components, for example, a solution containing an aromatic alcohol, an acid catalyst, and an organic solvent.
The solution containing a ketone or aldehyde may be composed of a ketone or aldehyde, or may contain other components. For example, when a thiol promoter is used, it is preferable to mix the thiol promoter with a ketone or aldehyde before use in the reaction. The method of mixing the thiol promoter with a ketone or aldehyde may be to supply the ketone or aldehyde to the thiol promoter, or to supply the thiol promoter to the ketone or aldehyde. The solution containing a ketone or aldehyde may contain an organic solvent.
〔反応条件〕
ビスフェノールの生成反応の反応温度は、低すぎると縮合反応が進行しにくくなることから、好ましくは-30℃以上であり、より好ましくは-20℃以上であり、更に好ましくは-15℃以上である。また、反応温度が高すぎると、副反応であるアセトン又はケトンの自己縮合反応が進行し、チオール助触媒を用いた場合にはチオールの酸化分解が進行しやすくなるため、好ましくは50℃以下であり、より好ましくは45℃以下であり、更に好ましくは40℃以下である。
[Reaction conditions]
If the reaction temperature for the production reaction of bisphenol is too low, the condensation reaction does not proceed easily, and therefore the reaction temperature is preferably −30° C. or higher, more preferably −20° C. or higher, and even more preferably −15° C. or higher. If the reaction temperature is too high, a side reaction, the self-condensation reaction of acetone or ketone, proceeds, and when a thiol promoter is used, the oxidative decomposition of thiol tends to proceed, and therefore the reaction temperature is preferably 50° C. or lower, more preferably 45° C. or lower, and even more preferably 40° C. or lower.
反応時間は、製造するビスフェノールの種類や反応温度、製造スケール等の反応条件により適宜調整されるものであるが、通常、500時間以下であり、400時間以下や350時間以下であってもよい。反応時間が過度に長いと、生成したビスフェノールが分解することから、反応時間は好ましくは30時間以下、より好ましくは25時間以下、更に好ましくは20時間以下である。また、反応時間の下限は、通常0.5時間以上であり、1時間以上であることが好ましく、1.5時間以上であることがより好ましい。 The reaction time is adjusted as appropriate depending on the reaction conditions, such as the type of bisphenol produced, the reaction temperature, and the production scale, but is usually 500 hours or less, and may be 400 hours or less or 350 hours or less. If the reaction time is too long, the produced bisphenol will decompose, so the reaction time is preferably 30 hours or less, more preferably 25 hours or less, and even more preferably 20 hours or less. The lower limit of the reaction time is usually 0.5 hours or more, preferably 1 hour or more, and more preferably 1.5 hours or more.
なお、反応時間は、ケトン又はアルデヒドと、芳香族アルコールとの混合時間も含むものである。例えば、芳香族アルコールと酸触媒とを混合した混合溶液に、ケトン又はアルデヒドを1時間かけて供給した後、1時間反応させた場合、反応時間は2時間である。 The reaction time includes the time it takes to mix the ketone or aldehyde with the aromatic alcohol. For example, if a ketone or aldehyde is supplied to a mixed solution of an aromatic alcohol and an acid catalyst over a period of one hour, and then the reaction is allowed to proceed for one hour, the reaction time is two hours.
また、反応は、例えば、用いる酸触媒と同等量以上の水や塩基を加えて酸触媒濃度を低下させることで停止させることが可能である。 The reaction can also be stopped by, for example, adding an amount of water or base equal to or greater than the amount of the acid catalyst used to reduce the concentration of the acid catalyst.
[反応装置]
ビスフェノールの生成反応は、強酸を触媒として進行するため、用いる反応槽は内壁の表面が耐腐食性の材質であることが好ましい。特に、耐食性に優れたグラスライニング製の反応装置を用いることが好ましい。
[Reaction Apparatus]
Since the reaction for producing bisphenol proceeds with a strong acid as a catalyst, it is preferable that the inner wall surface of the reaction vessel used is made of a corrosion-resistant material. In particular, it is preferable to use a reaction vessel made of glass lining, which has excellent corrosion resistance.
<中和工程>
中和工程は、反応工程で得られたビスフェノールを含有する有機相に塩基性水溶液を添加して混合し、得られた混合液を二相分離して水相を除去する第1の中和工程と、第1の中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相に塩基性含窒素化合物を添加する第2の中和工程とを有することが好ましく、更に、第2の中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相を水で洗浄する洗浄工程を有することが好ましい。
<Neutralization process>
The neutralization step preferably comprises a first neutralization step in which a basic aqueous solution is added to and mixed with the bisphenol-containing organic phase obtained in the reaction step, and the resulting mixture is separated into two phases and the aqueous phase is removed, and a second neutralization step in which a basic nitrogen-containing compound is added to the bisphenol-containing organic phase that has been subjected to the first neutralization step, and preferably further comprises a washing step in which the bisphenol-containing organic phase that has been subjected to the second neutralization step is washed with water.
[第1の中和工程]
第1の中和工程で、反応工程で得られたビスフェノールを含有する有機相に添加混合する塩基性水溶液としては、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどの、後述の塩基性含窒素化合物以外の塩基性化合物の水溶液を用いることができる。
[First neutralization step]
In the first neutralization step, the basic aqueous solution to be added to and mixed with the organic phase containing the bisphenol obtained in the reaction step may be an aqueous solution of a basic compound other than the basic nitrogen-containing compound described below, such as sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium hydrogen carbonate.
後述の塩基性含窒素化合物は、一般的に高価であり、ビスフェノールを含有する有機相中の酸性成分を塩基性含窒素化合物のみで中和すると中和に要するコストが高くつく。このため、塩基性含窒素化合物による中和に先立ち、上述のような窒素原子を含まない、アルカリ金属の水酸化物やアルカリ土類金属の水酸化物ないしは炭酸塩等の塩基性化合物の水溶液を添加混合して、反応工程で得られたビスフェノールを含有する有機相中の酸性成分の大部分を予め中和しておくことが好ましい。
ここで、ビスフェノールを含有する有機相中の酸性成分としては、残留酸触媒、反応により副生する酸性化合物等が挙げられる。
The basic nitrogen-containing compound described below is generally expensive, and the cost required for neutralization is high when the acidic components in the organic phase containing bisphenol are neutralized only with the basic nitrogen-containing compound. Therefore, it is preferable to add and mix an aqueous solution of a basic compound such as an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide or carbonate that does not contain nitrogen atoms as described above, prior to neutralization with the basic nitrogen-containing compound, to previously neutralize most of the acidic components in the organic phase containing bisphenol obtained in the reaction step.
Examples of the acidic components in the organic phase containing bisphenol include residual acid catalysts and acidic compounds produced as by-products during the reaction.
用いる塩基性水溶液の塩基性化合物濃度は高過ぎると塩析効果により酸性成分が有機相に残存する恐れがあり、また、有機相中のビスフェノールが分解する懸念がある。低過ぎると有機相の中和に要する塩基性水溶液量が多くなり好ましくない。この観点から、塩基性水溶液の塩基性化合物濃度は、用いる塩基性化合物の種類によっても異なるが0.5~25質量%、特に1.0~20質量%程度であることが好ましい。 If the basic compound concentration of the basic aqueous solution used is too high, there is a risk that acidic components will remain in the organic phase due to the salting out effect, and there is also a concern that bisphenol in the organic phase will decompose. If the concentration is too low, a large amount of basic aqueous solution will be required to neutralize the organic phase, which is undesirable. From this perspective, the basic compound concentration of the basic aqueous solution is preferably about 0.5 to 25% by mass, particularly about 1.0 to 20% by mass, although this varies depending on the type of basic compound used.
第1の中和工程は、ビスフェノールを含有する有機相に塩基性水溶液を添加して混合し、得られた混合液を二相分離し、得られた水相のpHが7.5以上となるように行うことが好ましい。
この水相のpHが過度に高いとビスフェノールがビスフェノール塩となり、中和によるビスフェノールの損失量が増加する。一方、水相のpHが低過ぎると第1の中和工程を行ってビスフェノールを含有する有機相中の酸性成分の大部分を中和する効果を十分に得ることができない。
この観点から、第1の中和工程で分離される水相のpHは、12以下、特に11以下で、7.5以上、特に8.0以上であることが好ましい。
The first neutralization step is preferably carried out by adding and mixing a basic aqueous solution to an organic phase containing bisphenol, separating the resulting mixture into two phases, and adjusting the pH of the resulting aqueous phase to 7.5 or higher.
If the pH of the aqueous phase is too high, bisphenol will turn into a bisphenol salt, increasing the amount of bisphenol lost through neutralization, whereas if the pH of the aqueous phase is too low, the first neutralization step cannot be carried out to sufficiently neutralize most of the acidic components in the organic phase containing bisphenol.
From this viewpoint, the pH of the aqueous phase separated in the first neutralization step is preferably 12 or less, particularly preferably 11 or less, and 7.5 or more, particularly preferably 8.0 or more.
ビスフェノールを含有する有機相に混合する塩基性水溶液の添加量は、上記のような所望のpHの水相を分離できる程度の量であればよく、用いる塩基性水溶液の塩基性化合物の種類や濃度によって適宜設定される。 The amount of basic aqueous solution to be added to the organic phase containing bisphenol should be an amount sufficient to separate an aqueous phase of the desired pH as described above, and is set appropriately depending on the type and concentration of the basic compound in the basic aqueous solution used.
<第2の中和工程>
第2の中和工程では、第1の中和工程で得られたビスフェノールを含有する有機相に塩基性含窒素化合物を添加して残留する重合活性阻害物質などの酸性成分を中和する。
<Second neutralization step>
In the second neutralization step, a basic nitrogen-containing compound is added to the organic phase containing the bisphenol obtained in the first neutralization step to neutralize acidic components such as residual polymerization activity inhibitors.
第2の中和工程でビスフェノールを含有する有機相に添加する塩基性含窒素化合物は、その構造の中に窒素原子を1つ以上有し、水溶液中で塩基性を示す化合物であれば特段制限されないが、ビスフェノールを含有する有機相と混和し、均一の液組成となる化合物を選択するのが好ましい。 The basic nitrogen-containing compound to be added to the bisphenol-containing organic phase in the second neutralization step is not particularly limited as long as it has one or more nitrogen atoms in its structure and is basic in aqueous solution, but it is preferable to select a compound that is miscible with the bisphenol-containing organic phase and forms a uniform liquid composition.
例えばアンモニアや、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、テトラエチルエチレンジアミンといった脂肪族アミン、アニリン、フェネチルアミン、トルイジン、カテコールアミンといった芳香族アミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、オキサゾールといった複素環式アミンが挙げられる。また、塩基性含窒素化合物で修飾された塩基性イオン交換樹脂を用いてもよい。これら化合物に代表される塩基性含窒素化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 For example, ammonia, aliphatic amines such as methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, triethanolamine, and tetraethylethylenediamine, aromatic amines such as aniline, phenethylamine, toluidine, and catecholamine, and heterocyclic amines such as pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, pyrrole, pyrazole, imidazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, and oxazole can be used. In addition, a basic ion exchange resin modified with a basic nitrogen-containing compound can be used. The basic nitrogen-containing compounds represented by these compounds can be used alone or in combination of two or more.
これらの塩基性含窒素化合物の中でも好ましくは沸点が120℃以下の化合物である。沸点が120℃より高いと、後述の晶析工程、更にはその後に脱溶媒等の処理を行ってもビスフェノール中に残存しやすく、また塩基性含窒素化合物を蒸留回収する際に加熱を要するため経済的ではない。 Among these basic nitrogen-containing compounds, compounds having a boiling point of 120°C or less are preferred. If the boiling point is higher than 120°C, the basic nitrogen-containing compound is likely to remain in the bisphenol even after the crystallization step described below and subsequent treatments such as solvent removal, and is not economical because heating is required to recover the basic nitrogen-containing compound by distillation.
塩基性含窒素化合物の添加量は、ビスフェノールを含有する有機相に対し、好ましくは0.01質量%以上であり、より好ましくは0.02質量%以上、更に好ましくは0.05質量%以上である。また、その上限は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。 The amount of the basic nitrogen-containing compound added is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more, and even more preferably 0.05% by mass or more, based on the organic phase containing bisphenol. The upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less.
添加する塩基性含窒素化合物は、理論上、ビスフェノールを含有する有機相に存在する重合触媒被毒物質の反応当量以上であればよい。しかし、有機相中の重合触媒被毒物質を正確に定量することは困難であるため、過剰量を添加するのが好ましい。ただし、塩基性含窒素化合物を大過剰に添加した場合、製品ビスフェノールに塩基性含窒素化合物が多量に残存する可能性がある。その場合、製品ビスフェノール及びこのビスフェノールを用いたポリカーボネート樹脂の色調を悪化させるため好ましくない。
よって、塩基性含窒素化合物については好適な添加量の上限と下限が設定される。
Theoretically, the amount of the basic nitrogen-containing compound to be added should be equal to or greater than the reaction equivalent of the polymerization catalyst poisoning substance present in the organic phase containing bisphenol. However, since it is difficult to accurately quantify the polymerization catalyst poisoning substance in the organic phase, it is preferable to add an excess amount. However, if the basic nitrogen-containing compound is added in large excess, a large amount of the basic nitrogen-containing compound may remain in the product bisphenol. In that case, it is not preferable because it deteriorates the color tone of the product bisphenol and the polycarbonate resin using this bisphenol.
Therefore, suitable upper and lower limits are set for the amount of the basic nitrogen-containing compound added.
ビスフェノールを含有する有機相に含まれる重合活性被毒物質を中和するために、ビスフェノールを含有する有機相と塩基性含窒素化合物とを十分に接触させる必要があることから、第2の中和工程の混合時間は重要である。混合時間が短すぎると、重合活性被毒物質の中和が不十分になり好ましくない。また、混合時間が長すぎると、塩基性含窒素化合物による副反応が起こり好ましくなく、製造効率の観点からも効率的ではない。このため、ビスフェノールを含有する有機相と塩基性含窒素化合物との混合に要する時間は、好ましくは1分以上、より好ましくは5分以上、更に好ましくは10分以上であり、好ましくは10時間以下、より好ましくは5時間以下、更に好ましくは2時間以下である。 The mixing time of the second neutralization step is important because it is necessary to bring the organic phase containing bisphenol into sufficient contact with the basic nitrogen-containing compound in order to neutralize the polymerization-active poisoning substances contained in the organic phase containing bisphenol. If the mixing time is too short, the polymerization-active poisoning substances will not be neutralized sufficiently, which is undesirable. If the mixing time is too long, a side reaction will occur due to the basic nitrogen-containing compound, which is undesirable and is also inefficient from the viewpoint of production efficiency. For this reason, the time required to mix the organic phase containing bisphenol with the basic nitrogen-containing compound is preferably 1 minute or more, more preferably 5 minutes or more, and even more preferably 10 minutes or more, and is preferably 10 hours or less, more preferably 5 hours or less, and even more preferably 2 hours or less.
[洗浄工程]
第2の中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相は、晶析工程に先立ち、ビスフェノールを含有する有機相と脱塩水を混合した後、ビスフェノールを含有する有機相と水相とに二相分離し、水相を除去し、ビスフェノールを含有する有機相を得る洗浄工程を行うことが、生成ビスフェノール中の副生成物や残留酸触媒、残留助触媒や塩基性化合物、塩基性含窒素化合物等の不純物を高度に除去して、高純度のビスフェノールを得る上で好ましい。
洗浄工程は、洗浄後、分離された水相の電気伝導度が10μS/cm以下、特に9μS/cm、とりわけ8μS/cm以下となるように必要に応じて複数回行うことが好ましい。
ここで、脱塩水とは、イオン交換処理した水、純水等の電気伝導度2μS/cm以下の水である。
[Cleaning process]
The bisphenol-containing organic phase that has been through the second neutralization step is preferably subjected to a washing step prior to the crystallization step in which the bisphenol-containing organic phase is mixed with desalted water, and then separated into a bisphenol-containing organic phase and an aqueous phase, and the aqueous phase is removed to obtain an organic phase containing bisphenol. This is in order to thoroughly remove impurities such as by-products, residual acid catalyst, residual promoter, basic compounds, and basic nitrogen-containing compounds in the produced bisphenol and to obtain high-purity bisphenol.
The washing step is preferably carried out multiple times as necessary so that the electrical conductivity of the separated aqueous phase after washing is 10 μS/cm or less, particularly 9 μS/cm or less, and more particularly 8 μS/cm or less.
Here, desalted water refers to water having an electrical conductivity of 2 μS/cm or less, such as ion-exchanged water or pure water.
<晶析工程>
中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相は、晶析工程に供される。晶析工程は、中和工程を経たビスフェノールを含有する有機相を冷却し、ビスフェノール固体を析出させ、ビスフェノールを含むスラリー液を得る工程である。晶析の温度は特に限定されないが通常0℃以上、好ましくは5℃以上であり、また通常30℃以下、好ましくは25℃以下である。
<Crystallization process>
The organic phase containing bisphenol after the neutralization step is subjected to a crystallization step. The crystallization step is a step of cooling the organic phase containing bisphenol after the neutralization step to precipitate bisphenol solids and obtain a slurry liquid containing bisphenol. The crystallization temperature is not particularly limited, but is usually 0° C. or higher, preferably 5° C. or higher, and usually 30° C. or lower, preferably 25° C. or lower.
晶析工程で析出させたビスフェノールは、濾過、遠心分離、デカンテーション等により固液分離することで回収することができる。なお、所望のビスフェノール純度に調整するため、回収したビスフェノールを再度有機溶媒に溶解させ、晶析工程を複数回行ってもよい。 The bisphenol precipitated in the crystallization process can be recovered by solid-liquid separation using filtration, centrifugation, decantation, etc. In order to adjust the bisphenol purity to the desired level, the recovered bisphenol may be dissolved again in an organic solvent and the crystallization process may be carried out multiple times.
晶析工程で析出させ、固液分離して回収したビスフェノールは、必要に応じて加熱、減圧、風乾などにより脱溶媒処理を行い、実質的に溶媒を含まないビスフェノールを得てもよい。
また、取り扱い性向上のために粉砕、分級などを行って粉体性状を制御してもよい。
The bisphenol precipitated in the crystallization step and recovered by solid-liquid separation may be subjected to a solvent removal treatment by heating, reducing pressure, air drying, etc., as necessary, to obtain bisphenol substantially free of the solvent.
In order to improve the handling properties, the powder properties may be controlled by pulverization, classification, etc.
<ビスフェノールの用途>
本発明のビスフェノールは、光学材料、記録材料、絶縁材料、透明材料、電子材料、接着材料、耐熱材料など種々の用途に用いられるポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレ-ト樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂など種々の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリベンゾオキサジン樹脂、シアネート樹脂など種々の熱硬化性樹脂などの構成成分、硬化剤、添加剤もしくはそれらの前駆体などとして用いることができる。また、感熱記録材料等の顕色剤や退色防止剤、殺菌剤、防菌防カビ剤等の添加剤としても有用である。
<Uses of bisphenol>
The bisphenol of the present invention can be used as a constituent, curing agent, additive, or precursor thereof for various thermoplastic resins such as polyether resins, polyester resins, polyarylate resins, polycarbonate resins, polyurethane resins, and acrylic resins, and various thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, phenolic resins, polybenzoxazine resins, and cyanate resins, which are used for various applications such as optical materials, recording materials, insulating materials, transparent materials, electronic materials, adhesive materials, and heat-resistant materials. It is also useful as an additive for color developers, color fading inhibitors, bactericides, and antibacterial and antifungal agents for thermal recording materials, etc.
これらのうち、良好な機械物性を付与できることより、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の原料(モノマ-)として用いることが好ましく、中でもポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂の原料として用いることがより好ましい。また、顕色剤として用いることも好ましく、特にロイコ染料、変色温度調整剤と組み合わせて用いることがより好ましい。 Of these, it is preferable to use it as a raw material (monomer) for thermoplastic resins and thermosetting resins, since it can impart good mechanical properties, and it is more preferable to use it as a raw material for polycarbonate resins and epoxy resins. It is also preferable to use it as a color developer, and it is particularly preferable to use it in combination with a leuco dye or a discoloration temperature regulator.
〔ポリカーボネート樹脂の製造方法〕
本発明のビスフェノールを原料とするポリカーボネート樹脂の製造方法について説明する。
ポリカーボネート樹脂は、ビスフェノールと、炭酸ジフェニル等の炭酸ジエステルとを、例えば、エステル交換触媒であるアルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物の存在下でエステル交換反応させる方法などにより製造することができる。上記エステル交換反応は、公知の方法を適宜選択して行うことができるが、以下に本発明のビスフェノールと炭酸ジフェニルを原料とした一例を説明する。
[Method of producing polycarbonate resin]
The method for producing the polycarbonate resin of the present invention using bisphenol as a raw material will be described below.
The polycarbonate resin can be produced by, for example, a method of transesterifying bisphenol with a carbonate diester such as diphenyl carbonate in the presence of an alkali metal compound and/or an alkaline earth metal compound as a transesterification catalyst. The transesterification can be carried out by appropriately selecting a known method, but an example using the bisphenol and diphenyl carbonate of the present invention as raw materials will be described below.
本発明のポリカーボネート樹脂の製造方法において、炭酸ジフェニルはビスフェノールに対して過剰量用いることが好ましい。該ビスフェノールに対して用いる炭酸ジフェニルの量は、製造されたポリカーボネート樹脂に末端水酸基が少なく、ポリマーの熱安定性に優れる点では多いことが好ましく、また、エステル交換反応速度が速く、所望の分子量のポリカーボネート樹脂を製造し易い点では少ないことが好ましい。これらのことから、ビスフェノール1モルに対する使用する炭酸ジフェニルの量は、通常1.001モル以上、好ましくは1.002モル以上であり、また、通常1.3モル以下、好ましくは1.2モル以下である。 In the method for producing a polycarbonate resin of the present invention, it is preferable to use an excess amount of diphenyl carbonate relative to the bisphenol. The amount of diphenyl carbonate used relative to the bisphenol is preferably large in that the produced polycarbonate resin has fewer terminal hydroxyl groups and the thermal stability of the polymer is excellent, and is preferably small in that the transesterification reaction rate is fast and it is easy to produce a polycarbonate resin of the desired molecular weight. For these reasons, the amount of diphenyl carbonate used relative to 1 mole of bisphenol is usually 1.001 moles or more, preferably 1.002 moles or more, and usually 1.3 moles or less, preferably 1.2 moles or less.
原料の供給方法としては、本発明のビスフェノール及び炭酸ジフェニルを固体で供給することもできるが、一方又は両方を、溶融させて液体状態で供給することが好ましい。 As a method for supplying the raw materials, the bisphenol and diphenyl carbonate of the present invention can be supplied in solid form, but it is preferable to melt one or both and supply them in a liquid state.
炭酸ジフェニルとビスフェノールとのエステル交換反応でポリカーボネート樹脂を製造する際には、通常、エステル交換触媒(以下、単に「触媒」と称す場合がある。)が使用される。エステル交換触媒として、アルカリ金属化合物及び/又はアルカリ土類金属化合物を使用するのが好ましい。これらは、1種類で使用してもよく、2種類以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。実用的には、アルカリ金属化合物を用いることが望ましい。 When producing a polycarbonate resin by the transesterification reaction of diphenyl carbonate and bisphenol, a transesterification catalyst (hereinafter sometimes simply referred to as "catalyst") is usually used. It is preferable to use an alkali metal compound and/or an alkaline earth metal compound as the transesterification catalyst. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more types. For practical purposes, it is desirable to use an alkali metal compound.
ビスフェノール又は炭酸ジフェニル1モルに対して用いられる触媒量は、通常0.05μモル以上、好ましくは0.08μモル以上、更に好ましくは0.10μモル以上であり、また、通常100μモル以下、好ましくは50μモル以下、更に好ましくは20μモル以下である。 The amount of catalyst used per mole of bisphenol or diphenyl carbonate is usually 0.05 μmol or more, preferably 0.08 μmol or more, more preferably 0.10 μmol or more, and usually 100 μmol or less, preferably 50 μmol or less, more preferably 20 μmol or less.
触媒の使用量が上記範囲内であることにより、所望の分子量のポリカーボネート樹脂を製造するのに必要な重合活性を得やすく、且つ、ポリマー色相に優れ、また過度のポリマーの分岐化が進まず、成形時の流動性に優れたポリカーボネート樹脂を得やすい。 By using a catalyst in an amount within the above range, it is easy to obtain the polymerization activity required to produce a polycarbonate resin of the desired molecular weight, and it is easy to obtain a polycarbonate resin that has excellent polymer color, does not undergo excessive polymer branching, and has excellent fluidity during molding.
上記方法によりポリカーボネート樹脂を製造するには、上記の両原料を、原料混合槽に連続的に供給し、得られた混合物とエステル交換触媒を重合槽に連続的に供給することが好ましい。
エステル交換法によるポリカーボネート樹脂の製造においては、通常、原料混合槽に供給された両原料は、均一に攪拌された後、触媒が添加される重合槽に供給され、ポリマーが生産される。
In producing a polycarbonate resin by the above method, it is preferred to continuously feed both of the above raw materials to a raw material mixing tank, and then continuously feed the resulting mixture and the transesterification catalyst to a polymerization tank.
In the production of polycarbonate resins by the transesterification method, usually, both raw materials are fed into a raw material mixing tank, stirred uniformly, and then fed into a polymerization tank to which a catalyst is added, thereby producing a polymer.
本発明のビスフェノールを用いたポリカーボネート樹脂の製造において、重合反応温度は80~400℃、特に150~350℃とすることが好ましい。また、重合時間は、原料の比率や、所望とするポリカーボネート樹脂の分子量等によって適宜調整されるが、重合時間が長いと色調悪化などの品質悪化が顕在化するため、10時間以下であることが好ましく、8時間以下であることがより好ましい。重合時間の下限は、通常0.1時間以上、或いは0.3時間以上である。 In the production of polycarbonate resin using the bisphenol of the present invention, the polymerization reaction temperature is preferably 80 to 400°C, particularly 150 to 350°C. The polymerization time is adjusted appropriately depending on the ratio of raw materials and the molecular weight of the desired polycarbonate resin, but since a long polymerization time can cause quality deterioration such as deterioration in color tone, it is preferably 10 hours or less, and more preferably 8 hours or less. The lower limit of the polymerization time is usually 0.1 hours or more, or 0.3 hours or more.
本発明のビスフェノールは、重合活性阻害物質が十分に低減され、重合活性に優れるため、所望の分子量のポリカーボネート樹脂を効率的に製造することができる。例えば、粘度平均分子量(Mv)10,000~100,000で、品質のよいポリカーボネート樹脂を短時間で製造することができる。 The bisphenol of the present invention has a sufficiently reduced amount of polymerization activity inhibitors and has excellent polymerization activity, making it possible to efficiently produce polycarbonate resins of the desired molecular weight. For example, high-quality polycarbonate resins with a viscosity average molecular weight (Mv) of 10,000 to 100,000 can be produced in a short period of time.
以下、実施例および比較例によって、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the invention is not exceeded.
[原料及び試薬]
トルエン、アセトン、シクロヘキサノン、オルトクレゾール、メタノール、硫酸、ドデカンチオール、トリエチルアミン、ピリジン、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸セシウムは、富士フィルム和光純薬株式会社製の試薬を使用した。
炭酸ジフェニルは、三菱ケミカル株式会社製の製品を使用した。
[Raw materials and reagents]
The toluene, acetone, cyclohexanone, orthocresol, methanol, sulfuric acid, dodecanethiol, triethylamine, pyridine, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, and cesium carbonate were all reagents manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Diphenyl carbonate used was a product manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
[測定・評価方法]
<pHの測定>
pHの測定は、株式会社堀場製作所製pH計pH METER ES-73を用いて、フラスコから取り出した25℃の水相に対して実施した。
[Measurement and evaluation method]
<pH Measurement>
The pH was measured using a pH meter (pH METER ES-73, manufactured by Horiba, Ltd.) on the aqueous phase at 25° C. taken out of the flask.
<電気伝導度>
電気伝導度の測定は、株式会社堀場製作所製電気伝導度計COND METER D-71を用いて、フラスコから取り出した25℃の水相に対して実施した。
<Electrical Conductivity>
The electrical conductivity was measured using a conductivity meter COND METER D-71 manufactured by Horiba, Ltd., for the aqueous phase at 25° C. taken out of the flask.
<重合初期活性試験>
ビスフェノールと、炭酸ジフェニルとが反応すると、フェノールが副生する。このフェノール生成率から重合反応の初期活性を評価した。
フェノール生成率は、高速液体クロマトグラフィー(以下、LCと称する)により、以下の手順と条件で行った。
・分析装置:島津製作所社製LC-2010A
Imtakt ScherzoSM-C18
3μm 250mm×3.0mmID
・方式:イソクラティック法
・分析温度:40℃
・溶離液組成:
A液 酢酸アンモニウム:酢酸:脱塩素水=3.000g:1mL:1Lの溶液
B液 酢酸アンモニウム:酢酸:アセトニトリル=1.500g:1mL:900mLの溶液
A液:B液=10:90(体積比)
・分析時間:20分
・流速:0.34mL/分
・検出波長:254nm
<Initial Polymerization Activity Test>
When bisphenol and diphenyl carbonate react, phenol is produced as a by-product. The initial activity of the polymerization reaction was evaluated from the phenol production rate.
The phenol production rate was measured by high performance liquid chromatography (hereinafter referred to as LC) according to the following procedure and conditions.
・Analytical equipment: Shimadzu Corporation LC-2010A
Imtakt Scherzo SM-C18
3μm 250mm x 3.0mm ID
Method: Isocratic method Analysis temperature: 40°C
Eluent composition:
Solution A: Ammonium acetate: acetic acid: dechlorinated water = 3.000 g: 1 mL: 1 L solution Solution B: Ammonium acetate: acetic acid: acetonitrile = 1.500 g: 1 mL: 900 mL solution Solution A: Solution B = 10:90 (volume ratio)
Analysis time: 20 minutes Flow rate: 0.34 mL/min Detection wavelength: 254 nm
フェノール生成率(重合初期活性)は、下式で算出した。
フェノール生成率(重合初期活性)=フェノールのLC面積÷(フェノールのLC面積+炭酸ジフェニルのLC面積+ビスフェノールCのLC面積)×100(%)
なお、LC面積とは、高速クロマトグラフィーで検出されたピークの面積を示す。
The phenol production rate (initial polymerization activity) was calculated by the following formula.
Phenol production rate (initial polymerization activity)=LC area of phenol÷(LC area of phenol+LC area of diphenyl carbonate+LC area of bisphenol C)×100(%)
The LC area refers to the area of a peak detected by high performance chromatography.
ビスフェノールに、炭酸ジフェニルとの反応を阻害する成分の存在量が多いほどフェノール生成率は少なく、反応を阻害する成分が少ないほどフェノールの生成率は多くなる。生成するフェノールが多いほど重合活性に優れると評価できる。
算出されたフェノール生成率は、以下の基準に基づき、評価した。
◎:フェノール生成率が12.0面積%以上
〇:フェノール生成率が5.0面積%以上12.0面積%未満
△:フェノール生成率が2.0面積%以上5.0面積%未満
×:フェノール生成率が2.0面積%未満
The more the amount of components that inhibit the reaction with diphenyl carbonate in bisphenol, the lower the phenol production rate, and vice versa. The more phenol produced, the better the polymerization activity.
The calculated phenol production rate was evaluated based on the following criteria.
⊚: Phenol production rate is 12.0 area% or more ◯: Phenol production rate is 5.0 area% or more and less than 12.0 area% △: Phenol production rate is 2.0 area% or more and less than 5.0 area% ×: Phenol production rate is less than 2.0 area%
<実施例1>
[反応工程]
温度計、滴下ロート、ジャケット及びイカリ型撹拌翼を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でトルエン280.0g、メタノール12.0g、オルトクレゾール230.4gを入れ、内温を10℃以下に維持しつつ、撹拌しながら98質量%の硫酸76.0gを入れ、混合液A1とした。
次に、前記滴下ロートに、アセトン65.0g(物質量1.12モル)、ドデカンチオール5.4g、トルエン50.0gを入れ、混合液B1とした。
混合液A1を10℃以下に維持した状態で、該滴下ロート内の混合液B1を撹拌しながら45分かけて混合液A1へ滴下し、ビスフェノールCの反応液を得た。ビスフェノールCの反応液を20℃に維持した状態で更に1時間撹拌し、ビスフェノールCの反応液C1を得た。
Example 1
[Reaction step]
A separable flask equipped with a thermometer, a dropping funnel, a jacket, and an anchor-type stirring blade was charged with 280.0 g of toluene, 12.0 g of methanol, and 230.4 g of ortho-cresol under a nitrogen atmosphere, and while maintaining the internal temperature at 10° C. or lower, 76.0 g of 98% by mass sulfuric acid was added with stirring to prepare mixed solution A1.
Next, 65.0 g of acetone (amount of substance: 1.12 mol), 5.4 g of dodecanethiol, and 50.0 g of toluene were placed in the dropping funnel to prepare a mixed liquid B1.
While maintaining mixed liquid A1 at 10° C. or less, mixed liquid B1 in the dropping funnel was added dropwise to mixed liquid A1 over 45 minutes with stirring to obtain a reaction liquid of bisphenol C. The reaction liquid of bisphenol C was further stirred for 1 hour while maintaining the temperature at 20° C. to obtain reaction liquid C1 of bisphenol C.
その後、ビスフェノールCの反応液C1に25質量%水酸化ナトリウム溶液120gを加えて撹拌し75℃まで昇温した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去し、ビスフェノールCを含有する有機相D1を得た。 120 g of 25% by weight sodium hydroxide solution was then added to the bisphenol C reaction solution C1, and the mixture was stirred and heated to 75°C, after which it was allowed to stand to separate the oil and water. After the oil-water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask, and an organic phase D1 containing bisphenol C was obtained.
[中和工程]
75℃で、得られた有機相D1に、3質量%炭酸水素ナトリウム溶液120gを加えて撹拌して中和し、油水分離した。撹拌はm3スケールでの課題(混合不十分)を想定し、250rpmで実施した。
混合油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去し、ビスフェノールCを含有する有機相E1を得た。このとき、除去した水相のpHは9.2であった。
[Neutralization process]
At 75 ° C., 120 g of 3 mass % sodium bicarbonate solution was added to the obtained organic phase D1, and the mixture was stirred to neutralize and separate oil and water. Stirring was performed at 250 rpm, assuming a problem (insufficient mixing) on the m3 scale.
After the oil-water mixture was separated, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask to obtain an organic phase E1 containing bisphenol C. At this time, the pH of the removed aqueous phase was 9.2.
得られた有機相E1にトリエチルアミン5.0gを加えて20分撹拌し、ビスフェノールCを含有する有機相F1とした。有機相E1に対するトリエチルアミンの添加率は0.8質量%であった。(有機相E1の質量は反応工程で供給したアセトン、オルトクレゾール、トルエン、ドデカンチオールの総和とした。トリエチルアミン(5.0g)/有機相E1(630.8g)×100=0.8質量%) 5.0 g of triethylamine was added to the obtained organic phase E1 and stirred for 20 minutes to obtain organic phase F1 containing bisphenol C. The addition rate of triethylamine to organic phase E1 was 0.8 mass%. (The mass of organic phase E1 was the total of acetone, orthocresol, toluene, and dodecanethiol supplied in the reaction process. Triethylamine (5.0 g) / organic phase E1 (630.8 g) x 100 = 0.8 mass%)
このトリエチルアミン添加後のこのビスフェノールCを含有する有機相F1に、脱塩水100gを加えて撹拌した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去した。この操作を繰り返し実施し、除去した水相の電気伝導度が5.0μS/cmになるまで有機相F1を洗浄した。得られた有機相を有機相G1とした。 After the addition of triethylamine, 100 g of demineralized water was added to the organic phase F1 containing bisphenol C, which was then stirred and allowed to stand to separate into oil and water. After the oil-water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask. This operation was repeated, and the organic phase F1 was washed until the electrical conductivity of the removed aqueous phase reached 5.0 μS/cm. The resulting organic phase was designated organic phase G1.
[晶析工程]
ビスフェノールCを含有する有機相G1を75℃から5℃まで徐々に冷却し、ビスフェノールC含有の結晶を析出させた。得られたビスフェノールC含有の結晶を含む液を、遠心分離機を用いて固液分離を行い、ビスフェノールC含有のケーキを得た。
[Crystallization process]
The organic phase G1 containing bisphenol C was gradually cooled from 75° C. to 5° C. to precipitate crystals containing bisphenol C. The obtained liquid containing the crystals containing bisphenol C was subjected to solid-liquid separation using a centrifuge to obtain a cake containing bisphenol C.
このビスフェノールC含有のケーキに、トルエンを150g供給し、ケーキをほぐしながら懸濁洗浄を実施し、遠心分離機を用いて固液分離を行った。この作業を更に2回繰り返し、精製ケーキを得た。
精製ケーキからオイルバスを備えたエバポレータを用いて、減圧下オイルバス温度100℃で軽沸分を留去することで、白色のビスフェノールCを得た。
To the cake containing bisphenol C, 150 g of toluene was added, and suspension washing was performed while loosening the cake, followed by solid-liquid separation using a centrifuge. This procedure was repeated two more times to obtain a refined cake.
The low boiling fractions were distilled off from the refined cake using an evaporator equipped with an oil bath at an oil bath temperature of 100° C. under reduced pressure, thereby obtaining white bisphenol C.
[重合初期活性試験]
PTFE製試験管に、上記晶析工程で得たビスフェノールC4.7gと、炭酸ジフェニル4.5gと、453ppmに調整した炭酸セシウム水溶液20μLを入れ、アルミブロックヒーターにより190℃で1時間加熱した。
得られた溶融液の一部を取り出し、高速液体クロマトグラフィーで炭酸ジフェニルとの反応によるフェノール生成率を確認したところ、フェノールが8.7面積%生成していた。
[Initial Polymerization Activity Test]
4.7 g of bisphenol C obtained in the above crystallization step, 4.5 g of diphenyl carbonate, and 20 μL of an aqueous cesium carbonate solution adjusted to 453 ppm were placed in a PTFE test tube, and heated at 190° C. for 1 hour using an aluminum block heater.
A portion of the resulting molten liquid was taken out and the yield of phenol produced by reaction with diphenyl carbonate was examined by high performance liquid chromatography, revealing that phenol was produced in an amount of 8.7 area %.
<実施例2>
[反応工程]
実施例1と同様に行い、ビスフェノールCを含有する有機相D2を得た。
Example 2
[Reaction step]
The same procedure as in Example 1 was carried out to obtain an organic phase D2 containing bisphenol C.
[中和工程]
トリエチルアミン5.0gに代えてピリジン10.0gを用いた以外は全て実施例1と同様に行い、ビスフェノールCを含有する有機相E2にピリジンを加えて混合し、有機相F2を得た。
有機相E2に対するピリジンの添加率は1.6質量%であった。(有機相E2の質量は反応工程で供給したアセトン、オルトクレゾール、トルエン、ドデカンチオールの総和とした。ピリジン(10.0g)/有機相E2(630.8g)×100=1.6質量%)
[Neutralization process]
The same procedures as in Example 1 were carried out except that 10.0 g of pyridine was used instead of 5.0 g of triethylamine, and pyridine was added to and mixed with the organic phase E2 containing bisphenol C to obtain an organic phase F2.
The addition rate of pyridine to the organic phase E2 was 1.6% by mass. (The mass of the organic phase E2 was the total of acetone, orthocresol, toluene, and dodecanethiol supplied in the reaction step. Pyridine (10.0 g)/organic phase E2 (630.8 g)×100=1.6% by mass.)
有機相F2に脱塩水100gを加えて撹拌した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去した。この操作を繰り返し実施し、除去した水相の電気伝導度が5.0μS/cmになるまで有機相F2を洗浄した。得られた有機相を有機相G2とした。 100 g of desalted water was added to organic phase F2, and the mixture was stirred and then allowed to stand to separate the oil and water. After the oil and water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask. This operation was repeated, and organic phase F2 was washed until the electrical conductivity of the removed aqueous phase reached 5.0 μS/cm. The resulting organic phase was designated organic phase G2.
[晶析工程]
ビスフェノールCを含有する有機相G2を実施例1と同様に晶析及びケーキ洗浄を行い、白色のビスフェノールCを得た。
[Crystallization process]
The organic phase G2 containing bisphenol C was subjected to crystallization and cake washing in the same manner as in Example 1 to obtain white bisphenol C.
[重合初期活性試験]
上記晶析工程で得たビスフェノールCを用いて、実施例1と同様に重合初期活性試験を行い、炭酸ジフェニルとの反応によるフェノール生成率を確認したところ、フェノールが9.2面積%生成していた。
[Initial Polymerization Activity Test]
Using the bisphenol C obtained in the above crystallization step, an initial polymerization activity test was carried out in the same manner as in Example 1, and the phenol production rate by the reaction with diphenyl carbonate was confirmed, and it was found that 9.2 area % of phenol was produced.
<比較例1>
[反応工程]
実施例1と同様に行い、ビスフェノールCを含有する有機相D3を得た。
<Comparative Example 1>
[Reaction step]
The same procedure as in Example 1 was carried out to obtain an organic phase D3 containing bisphenol C.
[中和工程]
75℃で、得られた有機相D3に、3質量%炭酸水素ナトリウム溶液を加えて250rpmで撹拌して中和し、油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去し、ビスフェノールCを含有する有機相E3を得た。このとき、除去した水相のpHは9.2であった。この操作を再度繰り返し、有機相E3-2を得た。
有機相E3-2に脱塩水100gを加えて撹拌した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去した。この操作を繰り返し実施し、除去した水相の電気伝導度が5.0μS/cmになるまで有機相E3-2を洗浄した。得られた有機相を有機相G3とした。
[Neutralization process]
At 75°C, 3% by mass sodium bicarbonate solution was added to the obtained organic phase D3, and the mixture was stirred at 250 rpm to neutralize, and oil-water separation was performed. After oil-water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask to obtain an organic phase E3 containing bisphenol C. At this time, the pH of the removed aqueous phase was 9.2. This operation was repeated again to obtain an organic phase E3-2.
100 g of desalted water was added to the organic phase E3-2, and the mixture was stirred and then allowed to stand to separate the oil and water. After the oil and water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask. This operation was repeated to wash the organic phase E3-2 until the electrical conductivity of the removed aqueous phase reached 5.0 μS/cm. The resulting organic phase was designated as organic phase G3.
[晶析工程]
ビスフェノールCを含有する有機相G3を実施例1と同様に晶析及びケーキ洗浄を行い、白色のビスフェノールCを得た。
[Crystallization process]
The organic phase G3 containing bisphenol C was subjected to crystallization and cake washing in the same manner as in Example 1 to obtain white bisphenol C.
[重合初期活性試験]
上記晶析工程で得たビスフェノールCを用いて、実施例1と同様に重合初期活性試験を行い、炭酸ジフェニルとの反応によるフェノール生成率を確認したところ、フェノールが0.3面積%生成していた。
[Initial Polymerization Activity Test]
Using the bisphenol C obtained in the above crystallization step, an initial polymerization activity test was carried out in the same manner as in Example 1, and the phenol production rate by the reaction with diphenyl carbonate was confirmed, and it was found that 0.3 area % of phenol was produced.
<実施例3>
[反応工程]
温度計、滴下ロート、ジャケット及びイカリ型撹拌翼を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でトルエン100.0g、メタノール6.0g、オルトクレゾール115.0gを入れ、内温を10℃以下に維持しつつ、撹拌しながら98質量%の硫酸48.0gを入れ、混合液A4とした。
次に、前記滴下ロートに、シクロヘキサノン48.0g、ドデカンチオール3.0g、トルエン25.0gを入れ、混合液B4とした。
混合液A4を10℃以下に維持した状態で、該滴下ロート内の混合液B4を撹拌しながら45分かけて混合液A4へ滴下し、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンの反応液を得た。1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンの反応液を50℃に昇温後、1時間撹拌し、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンの反応液C4を得た。
Example 3
[Reaction step]
A separable flask equipped with a thermometer, a dropping funnel, a jacket, and an anchor-type stirring blade was charged with 100.0 g of toluene, 6.0 g of methanol, and 115.0 g of ortho-cresol under a nitrogen atmosphere, and while maintaining the internal temperature at 10° C. or lower, 48.0 g of 98% by mass sulfuric acid was added with stirring to prepare mixed solution A4.
Next, 48.0 g of cyclohexanone, 3.0 g of dodecanethiol, and 25.0 g of toluene were placed in the dropping funnel to prepare a mixed liquid B4.
While maintaining mixed solution A4 at 10°C or less, mixed solution B4 in the dropping funnel was added dropwise to mixed solution A4 over 45 minutes with stirring to obtain a reaction solution of 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane. The reaction solution of 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane was heated to 50°C and stirred for 1 hour to obtain a reaction solution of 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane C4.
その後、反応液C4に25質量%水酸化ナトリウム溶液100gを加えて撹拌し80℃まで昇温した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去し、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを含有する有機相D4を得た。 100 g of 25% by weight sodium hydroxide solution was then added to reaction liquid C4, which was then stirred and heated to 80°C, after which it was allowed to stand to separate the oil and water phases. After separation of the oil and water phases, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask, and an organic phase D4 containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane was obtained.
[中和工程]
80℃で、得られた有機相D4に、3質量%炭酸水素ナトリウム溶液80gを加えて撹拌して中和し、油水分離した。撹拌は実施例1と同様250rpmで実施した。
油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去し、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを含有する有機相E4を得た。このとき、除去した水相のpHは8.9であった。
得られた有機相E4にトリエチルアミン2.0gを加えて20分撹拌し、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを含有する有機相F4とした。有機相E4に対するトリエチルアミンの添加率は0.7質量%であった。(有機相E4の質量は反応工程で供給したシクロヘキサノン、オルトクレゾール、トルエン、ドデカンチオールの総和とした。トリエチルアミン(2.0g)/有機相E4(291.0g)×100=0.7質量%)
[Neutralization process]
To the obtained organic phase D4, 80 g of a 3% by mass sodium hydrogen carbonate solution was added and stirred at 80° C. to neutralize the mixture, and oil-water separation was performed. The stirring was performed at 250 rpm as in Example 1.
After the oil-water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask to obtain an organic phase E4 containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane. The pH of the removed aqueous phase was 8.9.
2.0 g of triethylamine was added to the obtained organic phase E4 and stirred for 20 minutes to obtain organic phase F4 containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane. The addition rate of triethylamine to organic phase E4 was 0.7 mass%. (The mass of organic phase E4 was the sum of cyclohexanone, orthocresol, toluene, and dodecanethiol supplied in the reaction step. Triethylamine (2.0 g)/organic phase E4 (291.0 g)×100=0.7 mass%)
この有機相F4に、脱塩水100gを加えて撹拌した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去した。この操作を繰り返し実施し、除去した水相の電気伝導度が5.0μS/cmになるまで有機相F4を洗浄した。得られた有機相を有機相G4とした。 100 g of demineralized water was added to this organic phase F4, and the mixture was stirred and then allowed to stand to separate the oil and water. After the oil and water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask. This operation was repeated, and the organic phase F4 was washed until the electrical conductivity of the removed aqueous phase reached 5.0 μS/cm. The resulting organic phase was designated organic phase G4.
[晶析工程]
1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを含有する有機相G4を75℃から5℃まで徐々に冷却し、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン含有の結晶を析出させた。得られた結晶を含む液を、遠心分離機を用いて固液分離を行い、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン含有のケーキを得た。
[Crystallization process]
The organic phase G4 containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane was gradually cooled from 75° C. to 5° C. to precipitate crystals containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane. The liquid containing the obtained crystals was subjected to solid-liquid separation using a centrifuge to obtain a cake containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane.
この1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン含有のケーキに、トルエンを100g供給し、ケーキをほぐしながら懸濁洗浄を実施し、遠心分離機を用いて固液分離を行った。この作業を更に2回繰り返し、精製ケーキを得た。
精製ケーキからオイルバスを備えたエバポレータを用いて、減圧下オイルバス温度100℃で軽沸分を留去することで、白色の1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを得た。
To the cake containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane, 100 g of toluene was added, and the cake was suspended and washed while being loosened, and then subjected to solid-liquid separation using a centrifuge. This procedure was repeated two more times to obtain a refined cake.
The low boiling fractions were distilled off from the purified cake using an evaporator equipped with an oil bath at an oil bath temperature of 100° C. under reduced pressure, yielding white 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane.
[重合初期活性試験]
PTFE製試験管に、上記晶析工程で得た1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサン5.4gと、炭酸ジフェニル4.5gと、453ppmに調整した炭酸セシウム水溶液20μLを入れ、アルミブロックヒーターにより190℃で1時間加熱した。
得られた溶融液の一部を取り出し、高速液体クロマトグラフィーで炭酸ジフェニルとの反応によるフェノール生成率を確認したところ、フェノールが12.7面積%生成していた。
[Initial Polymerization Activity Test]
5.4 g of 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane obtained in the above crystallization step, 4.5 g of diphenyl carbonate, and 20 μL of an aqueous cesium carbonate solution adjusted to 453 ppm were placed in a PTFE test tube, and heated at 190° C. for 1 hour using an aluminum block heater.
A portion of the resulting molten liquid was taken out and the yield of phenol produced by the reaction with diphenyl carbonate was examined by high performance liquid chromatography, which revealed that phenol was produced in an amount of 12.7 area %.
<比較例2>
[反応工程]
実施例3と同様に行い、1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを含有する有機相D5を得た。
<Comparative Example 2>
[Reaction step]
The same procedure as in Example 3 was carried out to obtain an organic phase D5 containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane.
[中和工程]
80℃で、得られた有機相D5に、3質量%炭酸水素ナトリウム溶液80gを加えて撹拌して中和し、油水分離した。撹拌は実施例1と同様に250rpmで行った。
油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去し、ビスフェノールを含有する有機相E5を得た。このとき、除去した水相のpHは9.0であった。この操作を再度繰り返し、有機相E5-2を得た。
有機相E5-2に脱塩水100gを加えて撹拌した後、静置して油水分離した。油水分離後、水相をセパラブルフラスコの底から除去した。この操作を繰り返し実施し、除去した水相の電気伝導度が5.0μS/cmになるまで有機相E5-2を洗浄した。得られた有機相を有機相G5とした。
[Neutralization process]
To the obtained organic phase D5, 80 g of a 3% by mass sodium hydrogen carbonate solution was added and stirred at 80° C. to neutralize the mixture, and oil and water were separated. The stirring was performed at 250 rpm in the same manner as in Example 1.
After the oil-water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask to obtain an organic phase E5 containing bisphenol. The pH of the removed aqueous phase was 9.0. This operation was repeated again to obtain an organic phase E5-2.
100 g of desalted water was added to the organic phase E5-2, and the mixture was stirred and then allowed to stand to separate the oil and water. After the oil and water separation, the aqueous phase was removed from the bottom of the separable flask. This operation was repeated to wash the organic phase E5-2 until the electrical conductivity of the removed aqueous phase reached 5.0 μS/cm. The resulting organic phase was designated as organic phase G5.
[晶析工程]
1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを含有する有機相G5を実施例3と同様に晶析及びケーキ洗浄を行い、白色の1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを得た。
[Crystallization process]
The organic phase G5 containing 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane was subjected to crystallization and cake washing in the same manner as in Example 3 to obtain white 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane.
[重合初期活性試験]
上記晶析工程で得た1,1-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)シクロヘキサンを用いて、実施例3と同様に重合初期活性試験を行い、炭酸ジフェニルとの反応によるフェノール生成率を確認したところ、フェノールが0.5面積%生成していた。
[Initial Polymerization Activity Test]
Using the 1,1-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexane obtained in the above crystallization step, an initial polymerization activity test was carried out in the same manner as in Example 3, and the phenol production rate by the reaction with diphenyl carbonate was confirmed. As a result, 0.5 area % of phenol was produced.
以下の表1に、実施例と比較例における塩基性含窒素化合物とその添加量、及び、重合初期活性試験の結果を示す。この表1から、反応により得られたビスフェノールと塩基性含窒素化合物とを混合して中和した後晶析することで、重合活性に優れたビスフェノールを得ることができることが分かる。 The following Table 1 shows the basic nitrogen-containing compounds and their amounts added in the examples and comparative examples, as well as the results of the initial polymerization activity test. From this Table 1, it can be seen that bisphenol with excellent polymerization activity can be obtained by mixing the bisphenol obtained by reaction with a basic nitrogen-containing compound, neutralizing it, and then crystallizing it.
本発明のビスフェノールの製造方法で製造されるビスフェノールは、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、芳香族ポリエステル樹脂などの樹脂原料や、硬化剤、顕色剤、退色防止剤、その他殺菌剤や防菌防カビ剤等の添加剤として有用である。
The bisphenol produced by the bisphenol production method of the present invention is useful as a resin raw material such as a polycarbonate resin, an epoxy resin, an aromatic polyester resin, etc., or as an additive such as a curing agent, a color developer, an anti-fading agent, or other bactericide, antibacterial, antifungal, etc.
Claims (5)
該中和工程において、該ビスフェノールを含有する有機相に塩基性含窒素化合物を添加するビスフェノールの製造方法であって、
前記中和工程が、前記ビスフェノールを含有する有機相に塩基性水溶液を添加して混合した後、二相分離して水相を除去する第1の中和工程と、該第1の中和工程で得られたビスフェノールを含有する有機相に、前記塩基性含窒素化合物を添加する第2の中和工程とを有し、該第1の中和工程で除去される水相のpHが7.5以上であるビスフェノールの製造方法。 The process comprises a reaction step of reacting an aromatic alcohol with a ketone or an aldehyde in the presence of an acid catalyst to produce bisphenol, a neutralization step of neutralizing acidic components in an organic phase containing bisphenol obtained in the reaction step, and a crystallization step of extracting bisphenol solids from the organic phase containing bisphenol that has been subjected to the neutralization step,
In the neutralization step, a basic nitrogen-containing compound is added to the organic phase containing the bisphenol ,
The method for producing bisphenol, wherein the neutralization step comprises a first neutralization step of adding a basic aqueous solution to the bisphenol-containing organic phase and mixing the mixture, followed by separation into two phases and removing the aqueous phase, and a second neutralization step of adding the basic nitrogen-containing compound to the bisphenol-containing organic phase obtained in the first neutralization step, wherein the aqueous phase removed in the first neutralization step has a pH of 7.5 or higher .
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