JPH069470A - 酸性粘土触媒を用いるビスフェノールaの製造法 - Google Patents
酸性粘土触媒を用いるビスフェノールaの製造法Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 触媒の存在下でフェノールとアセトンとを反
応させてビスフェノールAを合成する方法であって、触
媒としてフッ化水素、フルオロスルホン酸類またはその
無水物、または鉱酸による前処理によって酸性化された
モンモリロナイト粘土を用い、反応を20〜200℃の
温度、0.1〜7.0MPa の圧力で実施する方法。 【効果】 1段法により、腐食性物質を用いず、温和な
条件で反応させることができる。
応させてビスフェノールAを合成する方法であって、触
媒としてフッ化水素、フルオロスルホン酸類またはその
無水物、または鉱酸による前処理によって酸性化された
モンモリロナイト粘土を用い、反応を20〜200℃の
温度、0.1〜7.0MPa の圧力で実施する方法。 【効果】 1段法により、腐食性物質を用いず、温和な
条件で反応させることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビスフェノールAの製造
法に関し、より具体的には、酸で改質されたモンモリロ
ナイト粘土を用いて、アセトンおよびフェノールからビ
スフェノールAを製造する方法に関する。
法に関し、より具体的には、酸で改質されたモンモリロ
ナイト粘土を用いて、アセトンおよびフェノールからビ
スフェノールAを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】触媒の存在下でフェノールとアセトンと
を反応させて、ビスフェノールAを製造することは、当
技術において公知である。用いられている触媒として
は、カチオン交換樹脂および酸がある。
を反応させて、ビスフェノールAを製造することは、当
技術において公知である。用いられている触媒として
は、カチオン交換樹脂および酸がある。
【0003】一般に、酸の使用は、アセトンでフェノー
ルを縮合させるための、より古い方法を代表する。代表
的な酸としては、芳香族スルホン酸(ドイツ国公開特許
第2,811,182 号公報および米国特許第4,387,251 号明細
書)、揮発性の酸(米国特許第2,623,908 号明細書)、
強い鉱酸、例えばHClまたはH2 SO4(米国特許第2,
359,242 号明細書)、塩酸(米国特許第4,517,387 号明
細書)、H2 SO4 またはHClおよび2−(4−ピリ
ジル)エタンチオール(特開昭57-118528 号公報)、濃
塩酸(特開昭60-38335号公報)、ならびに塩化水素(米
国特許第4,169,211 号明細書)がある。
ルを縮合させるための、より古い方法を代表する。代表
的な酸としては、芳香族スルホン酸(ドイツ国公開特許
第2,811,182 号公報および米国特許第4,387,251 号明細
書)、揮発性の酸(米国特許第2,623,908 号明細書)、
強い鉱酸、例えばHClまたはH2 SO4(米国特許第2,
359,242 号明細書)、塩酸(米国特許第4,517,387 号明
細書)、H2 SO4 またはHClおよび2−(4−ピリ
ジル)エタンチオール(特開昭57-118528 号公報)、濃
塩酸(特開昭60-38335号公報)、ならびに塩化水素(米
国特許第4,169,211 号明細書)がある。
【0004】酸性触媒はいくつかの短所を有する。それ
らは著しく高価な構成材料を必要とし、それらは廃棄物
を副生することから、環境上、より多くの影響をもたら
し、生成物の精製はより多くの費用を要する。
らは著しく高価な構成材料を必要とし、それらは廃棄物
を副生することから、環境上、より多くの影響をもたら
し、生成物の精製はより多くの費用を要する。
【0005】フェノールおよびアセトンをビスフェノー
ルAに転換するために、多数のカチオン交換樹脂が用い
られている。例えば、ヨーロッパ公開特許第0,144,735
号公報は、イオン結合された(25〜35モル%)N−
アルキルアミノ有機メルカプト基を有するスルホン化ポ
リスチレンのイオン交換樹脂を使用する。50〜70%
のアセトンの転換率が認められている。
ルAに転換するために、多数のカチオン交換樹脂が用い
られている。例えば、ヨーロッパ公開特許第0,144,735
号公報は、イオン結合された(25〜35モル%)N−
アルキルアミノ有機メルカプト基を有するスルホン化ポ
リスチレンのイオン交換樹脂を使用する。50〜70%
のアセトンの転換率が認められている。
【0006】選ばれた用途に触媒として粘土を用いるこ
とは、当技術において公知である。「Catalysis: Selec
tive Developments 」と題する論文(Chem. Systems Re
port、第84巻第3号239〜249ページ、第3−4
320項)は、スメクタイト粘土の、それを触媒として
重要にさせている特異な特性を考察している。これらの
構造は層状をなしていて、四面体サイトと八面体サイト
との間に2:1の関係を示す。それに加えて、カチオン
交換、挟み込み、および、層間距離を調整できるという
事実を組み合わせることによって、興味深い可能性が与
えられる。
とは、当技術において公知である。「Catalysis: Selec
tive Developments 」と題する論文(Chem. Systems Re
port、第84巻第3号239〜249ページ、第3−4
320項)は、スメクタイト粘土の、それを触媒として
重要にさせている特異な特性を考察している。これらの
構造は層状をなしていて、四面体サイトと八面体サイト
との間に2:1の関係を示す。それに加えて、カチオン
交換、挟み込み、および、層間距離を調整できるという
事実を組み合わせることによって、興味深い可能性が与
えられる。
【0007】Catal. Rev.-Sci. Eng. 、第30巻(19
88年)457ページに掲載された「Pillared Clays a
s Catalysts 」と題するF. Figueras による論文は、粘
土を改質する方法、および改質の効果を考察している。
472ページには、得られる生成物のマクロ空孔率およ
び吸着容量に影響し得る乾燥、すなわち空気乾燥または
凍結乾燥の方法に関する考察がある。著者は、ピラード
粘土の熱安定性は、挟み込みおよび乾燥方法に関して入
手できる情報を用いて、800℃にまで改善できると結
論づけている。
88年)457ページに掲載された「Pillared Clays a
s Catalysts 」と題するF. Figueras による論文は、粘
土を改質する方法、および改質の効果を考察している。
472ページには、得られる生成物のマクロ空孔率およ
び吸着容量に影響し得る乾燥、すなわち空気乾燥または
凍結乾燥の方法に関する考察がある。著者は、ピラード
粘土の熱安定性は、挟み込みおよび乾燥方法に関して入
手できる情報を用いて、800℃にまで改善できると結
論づけている。
【0008】Figuerasは、モンモリロナイトの酸強度は
ゼオライトYのそれより高いことが判明し、粘土の場合
は、ブレンステッド酸性度はルイス酸性度より弱く現わ
れることを特筆している(481ページ)。著者は、粘
土の表面に存在することが知られる3種類の酸点につい
て記載し、いくつかの形式の酸性度の共存が、良好に結
晶化された構造におけるよりも、酸点の特定をより困難
にすることを示唆している。
ゼオライトYのそれより高いことが判明し、粘土の場合
は、ブレンステッド酸性度はルイス酸性度より弱く現わ
れることを特筆している(481ページ)。著者は、粘
土の表面に存在することが知られる3種類の酸点につい
て記載し、いくつかの形式の酸性度の共存が、良好に結
晶化された構造におけるよりも、酸点の特定をより困難
にすることを示唆している。
【0009】Proceedings of International Symposium
on Acid-Base Catalysis, Sapporo,Nov. 28-Dec. 1, 1
988 に掲載された、「Acidic Properties of Pillared
Clays in Relation to Their Catalytic Behaviour」と
題するT. MatsudaおよびE. Kikuchiによるピラード粘土
の触媒活性に関する2編の総説がある。第3.11章
で、著者らは、ブレンステッド酸点が異性化反応の原因
となるのに対して、ブレンステッド酸およびルイス酸の
双方は不均化反応の触媒として働くことを観察してい
る。関連のある別の知見は、ブレンステッド酸点はルイ
ス酸点よりはるかに活性であるが、研究は、高温度での
か焼の際に、ブレンステッド酸性度からルイス酸性度へ
の不可逆的変化を示すであろうということであった(3
54ページ)。著者らは、クメンのような化合物の分解
反応は酸性度の性質のみに依存するが、不均化反応の活
性は、酸性度に加えて空孔構造にも影響されると結論づ
けた。このことは、ピラードモンモリロナイトは規則的
なミクロ空孔を有するが、ピラードサポナイトはマクロ
空孔を有するということに関係すると考えられた。その
うえ、サポナイトは、AlカチオンがSiカチオンと入
れ替わった四面体状に荷電した粘土である。これに対し
て、モンモリロナイトでは、Mgカチオンが八面体状に
Alカチオンと入れ替わっている。352ページには、
分解反応の酸性度はブレンステッド活性に充分に関係づ
けられるが、不均化反応の活性と酸性度の性質との間に
は、いかなる関係を見出すことも困難であると記述され
ている。
on Acid-Base Catalysis, Sapporo,Nov. 28-Dec. 1, 1
988 に掲載された、「Acidic Properties of Pillared
Clays in Relation to Their Catalytic Behaviour」と
題するT. MatsudaおよびE. Kikuchiによるピラード粘土
の触媒活性に関する2編の総説がある。第3.11章
で、著者らは、ブレンステッド酸点が異性化反応の原因
となるのに対して、ブレンステッド酸およびルイス酸の
双方は不均化反応の触媒として働くことを観察してい
る。関連のある別の知見は、ブレンステッド酸点はルイ
ス酸点よりはるかに活性であるが、研究は、高温度での
か焼の際に、ブレンステッド酸性度からルイス酸性度へ
の不可逆的変化を示すであろうということであった(3
54ページ)。著者らは、クメンのような化合物の分解
反応は酸性度の性質のみに依存するが、不均化反応の活
性は、酸性度に加えて空孔構造にも影響されると結論づ
けた。このことは、ピラードモンモリロナイトは規則的
なミクロ空孔を有するが、ピラードサポナイトはマクロ
空孔を有するということに関係すると考えられた。その
うえ、サポナイトは、AlカチオンがSiカチオンと入
れ替わった四面体状に荷電した粘土である。これに対し
て、モンモリロナイトでは、Mgカチオンが八面体状に
Alカチオンと入れ替わっている。352ページには、
分解反応の酸性度はブレンステッド活性に充分に関係づ
けられるが、不均化反応の活性と酸性度の性質との間に
は、いかなる関係を見出すことも困難であると記述され
ている。
【0010】J. Inclusion Phenomena、第5巻(198
7年)663ページ、およびApplied Clay Science、第
2巻(1987年)309ページには、J.M. Adamsらに
よるカチオン交換され、酸で処理されたピラードモンモ
リロナイトを特定の有機反応のための触媒として用いる
ことに関する2編の総説がある。これらの粘土はブレン
ステッド酸活性およびルイス酸活性を示す。いくつかの
カチオン性化学種は濃度およびpHの広い範囲にわたる溶
液中で安定的であるが、他のもの、特にアルミニウムを
含有する溶液中ではそうではないということが特筆され
ている。再生できるAl3+粘土を確保することは困難で
あること、および更に、研究者がやや異なる交換および
洗浄の手順を用いているので、関係する実験の間の比較
が妨げられることが特筆される。商業的な酸処理は、濃
塩酸、硫酸またはリン酸を用いて実施される。酸の濃度
および処理の時間は変えることができる。過剰な酸は洗
浄によって除去されることもあるが、このことは他の生
成物には該当しない。したがって、酸で処理された粘土
の形式および活性には、大きな多様性が存在する。
7年)663ページ、およびApplied Clay Science、第
2巻(1987年)309ページには、J.M. Adamsらに
よるカチオン交換され、酸で処理されたピラードモンモ
リロナイトを特定の有機反応のための触媒として用いる
ことに関する2編の総説がある。これらの粘土はブレン
ステッド酸活性およびルイス酸活性を示す。いくつかの
カチオン性化学種は濃度およびpHの広い範囲にわたる溶
液中で安定的であるが、他のもの、特にアルミニウムを
含有する溶液中ではそうではないということが特筆され
ている。再生できるAl3+粘土を確保することは困難で
あること、および更に、研究者がやや異なる交換および
洗浄の手順を用いているので、関係する実験の間の比較
が妨げられることが特筆される。商業的な酸処理は、濃
塩酸、硫酸またはリン酸を用いて実施される。酸の濃度
および処理の時間は変えることができる。過剰な酸は洗
浄によって除去されることもあるが、このことは他の生
成物には該当しない。したがって、酸で処理された粘土
の形式および活性には、大きな多様性が存在する。
【0011】モンモリロナイトは、直鎖状1−アルケン
のエーテルへの反応、アルケンとアルコールとの反応に
対する触媒として用いられる。後者の場合、第一級アル
コールは高い収率を与え、第二級アルコールはそれより
少なく、第三級アルコールは痕跡量のみを与える。Al
3+粘土は、溶媒を用いない、または1,4−ジオキサン
を用いることのないこの形式の反応では、Amberlyst(登
録商標)15 の3分の1ないし2分の1の効率しかない。
のエーテルへの反応、アルケンとアルコールとの反応に
対する触媒として用いられる。後者の場合、第一級アル
コールは高い収率を与え、第二級アルコールはそれより
少なく、第三級アルコールは痕跡量のみを与える。Al
3+粘土は、溶媒を用いない、または1,4−ジオキサン
を用いることのないこの形式の反応では、Amberlyst(登
録商標)15 の3分の1ないし2分の1の効率しかない。
【0012】酸で処理された粘土K−306を用いて、
メタノールとアンモニアをメチルアミンに転換すること
ができる。酸で処理された粘土は、クメンヒドロペルオ
キシドをフェノールおよびアセトンに転換するためにも
用いられている。
メタノールとアンモニアをメチルアミンに転換すること
ができる。酸で処理された粘土は、クメンヒドロペルオ
キシドをフェノールおよびアセトンに転換するためにも
用いられている。
【0013】ビスフェノールAの製造に関して述べる
と、最も新しい研究開発は、ビスフェノールAの分離お
よび精製に関して行われている。ポリカーボネート樹脂
の製造のための高純度のビスフェノールAに対する増大
する需要がある。触媒による促進も関心を持たれてい
る。「Bisphenol A and Alkylated Phenols 」、SRI PE
PReport No. 192(1988年12月)、第4節を参照された
い。
と、最も新しい研究開発は、ビスフェノールAの分離お
よび精製に関して行われている。ポリカーボネート樹脂
の製造のための高純度のビスフェノールAに対する増大
する需要がある。触媒による促進も関心を持たれてい
る。「Bisphenol A and Alkylated Phenols 」、SRI PE
PReport No. 192(1988年12月)、第4節を参照された
い。
【0014】酸性触媒、例えば無水HClを用いる方法
は、大規模な回収施設、生成物の精製および廃棄物の処
理を必要とする。その上、非常に腐食性である反応流の
存在は、高価な耐食性の構成材料を使用することを必要
とする。
は、大規模な回収施設、生成物の精製および廃棄物の処
理を必要とする。その上、非常に腐食性である反応流の
存在は、高価な耐食性の構成材料を使用することを必要
とする。
【0015】カチオン交換樹脂を用いる、より新しい方
法は、樹脂は非腐食性であって、触媒の回収を何ら必要
としない点で、酸である触媒を上回る利点を有する(同
上、5−1ページ)。
法は、樹脂は非腐食性であって、触媒の回収を何ら必要
としない点で、酸である触媒を上回る利点を有する(同
上、5−1ページ)。
【0016】樹脂は、酸触媒の使用を上回る利点を示す
ものの、短所もやはり有する。代表的な樹脂の工程設計
においては、工程ユニットは、それぞれ縮合、分離およ
び再配列のための3区分に分割され、該樹脂の低い熱安
定性のため、縮合反応器の操作は120℃未満に限定さ
れる。未反応フェノール/アセトンの大規模な再循環、
水の除去、結晶化および精製の必要性が存在する。
ものの、短所もやはり有する。代表的な樹脂の工程設計
においては、工程ユニットは、それぞれ縮合、分離およ
び再配列のための3区分に分割され、該樹脂の低い熱安
定性のため、縮合反応器の操作は120℃未満に限定さ
れる。未反応フェノール/アセトンの大規模な再循環、
水の除去、結晶化および精製の必要性が存在する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】フェノール/アセトン
の再循環、水の除去のための供給物の前処理等々を必要
としない、熱的にも加水分解にもより安定的な触媒を用
いて、ビスフェノールAを1ユニットで製造できるなら
ば、当技術におけるめざましい進歩となるであろう。腐
食性の化学物質を用いず、あるいは塩を構成する副生物
の取扱いおよび処理を必要としないならば、やはり望ま
しいものと思われる。触媒が高い熱安定性および延長さ
れた触媒寿命を示すならば、商業的に特に有用であろ
う。そのような方法は、当技術において現在用いられて
いる方法より操作が単純であろうから、特に魅力的とな
るであろう。
の再循環、水の除去のための供給物の前処理等々を必要
としない、熱的にも加水分解にもより安定的な触媒を用
いて、ビスフェノールAを1ユニットで製造できるなら
ば、当技術におけるめざましい進歩となるであろう。腐
食性の化学物質を用いず、あるいは塩を構成する副生物
の取扱いおよび処理を必要としないならば、やはり望ま
しいものと思われる。触媒が高い熱安定性および延長さ
れた触媒寿命を示すならば、商業的に特に有用であろ
う。そのような方法は、当技術において現在用いられて
いる方法より操作が単純であろうから、特に魅力的とな
るであろう。
【0018】反応を1段階で完了させ、かつ延長された
寿命を示す触媒系を用いて、ビスフェノールAの一段合
成法を提供することが、本発明の目的である。
寿命を示す触媒系を用いて、ビスフェノールAの一段合
成法を提供することが、本発明の目的である。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ化水素、
フルオロスルホン酸類またはその無水物、および鉱酸か
ら選ばれた1種類以上の酸による前処理によって酸性化
された、下式 Mx/n n+ yH2 O(Al4-x Mgx)(Si8)O20(O
H)4 〔式中、Mはインターラメラ(均衡性)カチオン(好ま
しくはナトリウムまたはリチウム)を表し、x、yおよ
びnは数である〕で示される構造を有するモンモリロナ
イト粘土を含む触媒の存在下で、フェノールとアセトン
とを反応させることによってビスフェノールAを合成す
る方法を提供する。反応は、20〜200℃の温度およ
び0.1〜7.0MPa の圧力で実施される。
フルオロスルホン酸類またはその無水物、および鉱酸か
ら選ばれた1種類以上の酸による前処理によって酸性化
された、下式 Mx/n n+ yH2 O(Al4-x Mgx)(Si8)O20(O
H)4 〔式中、Mはインターラメラ(均衡性)カチオン(好ま
しくはナトリウムまたはリチウム)を表し、x、yおよ
びnは数である〕で示される構造を有するモンモリロナ
イト粘土を含む触媒の存在下で、フェノールとアセトン
とを反応させることによってビスフェノールAを合成す
る方法を提供する。反応は、20〜200℃の温度およ
び0.1〜7.0MPa の圧力で実施される。
【0020】本発明の生成物の製造は、典型的には、酸
性粘土の存在下で、フェノールの過剰量とアセトンとを
反応させることによって実施してもよい。反応は下記の
反応式で示すことができる。
性粘土の存在下で、フェノールの過剰量とアセトンとを
反応させることによって実施してもよい。反応は下記の
反応式で示すことができる。
【0021】
【化1】
【0022】生成物であるビスフェノールAは、分別蒸
留によって高純度で単離される。ビスフェノールAは重
要な特殊化学製品である。ビスフェノールAには、ポリ
カーボネート樹脂およびエポキシ樹脂を製造するための
原料としての需要がある。ポリカーボネート樹脂は、ガ
ラス状物、コンピュータハウジング、電気部品、コンパ
クトディスクおよび器具類に用いられる。エポキシ樹脂
は、表面被覆、積層品、複合材料、接着剤、成形品およ
び注型品に用いられる。
留によって高純度で単離される。ビスフェノールAは重
要な特殊化学製品である。ビスフェノールAには、ポリ
カーボネート樹脂およびエポキシ樹脂を製造するための
原料としての需要がある。ポリカーボネート樹脂は、ガ
ラス状物、コンピュータハウジング、電気部品、コンパ
クトディスクおよび器具類に用いられる。エポキシ樹脂
は、表面被覆、積層品、複合材料、接着剤、成形品およ
び注型品に用いられる。
【0023】フェノールに対するアセトンのモル比は1
0:1から1:100まで変えることができる。好適な
モル比は約1:10である。
0:1から1:100まで変えることができる。好適な
モル比は約1:10である。
【0024】上記のとおり、この触媒は、フッ化水素、
フルオロスルホン酸類およびその無水物、硫酸ならびに
それらの組合わせから選ばれた酸で活性化され、かつ改
質されたモンモリロナイト粘土を含む。好適なフルオロ
スルホン酸類またはその無水物としては、フルオロスル
ホン酸それ自体、トリフルオロメタンスルホン酸および
トリフルオロメタンスルホン酸無水物がある。
フルオロスルホン酸類およびその無水物、硫酸ならびに
それらの組合わせから選ばれた酸で活性化され、かつ改
質されたモンモリロナイト粘土を含む。好適なフルオロ
スルホン酸類またはその無水物としては、フルオロスル
ホン酸それ自体、トリフルオロメタンスルホン酸および
トリフルオロメタンスルホン酸無水物がある。
【0025】モンモリロナイト粘土は、本発明では酸性
の形態で用いられる。酸は、八面体層中の構造カチオン
を攻撃し、可溶化することによって、モンモリロナイト
を活性化する。これが粘土構造を開き、表面積を増大さ
せる。これらの酸処理された粘土は、強力なブレンステ
ッド酸として作用する。粘土を活性化するには、一般的
には強力な鉱酸、例えば硫酸およびリン酸が用いられ
る。上記Matsuda の総説で特筆されたとおり、ブレンス
テッド酸点はより活性であるという兆候はあるが、ピラ
ード粘土のか焼の際の温度の上昇につれて、ルイス酸点
へと転換する傾向がある。粘土は、顆粒、粉末または押
出し成形品の形態が効果的である。
の形態で用いられる。酸は、八面体層中の構造カチオン
を攻撃し、可溶化することによって、モンモリロナイト
を活性化する。これが粘土構造を開き、表面積を増大さ
せる。これらの酸処理された粘土は、強力なブレンステ
ッド酸として作用する。粘土を活性化するには、一般的
には強力な鉱酸、例えば硫酸およびリン酸が用いられ
る。上記Matsuda の総説で特筆されたとおり、ブレンス
テッド酸点はより活性であるという兆候はあるが、ピラ
ード粘土のか焼の際の温度の上昇につれて、ルイス酸点
へと転換する傾向がある。粘土は、顆粒、粉末または押
出し成形品の形態が効果的である。
【0026】トリフルオロメタンスルホン酸またはフッ
化水素酸を沈着させて酸処理された、本発明に用いられ
るモンモリロナイト粘土は、フェノールフタレイン終点
まで滴定して少なくとも1.0mgKOH/g 、好ましくは5
〜100mgKOH/g の酸性度を有していなければならな
い。それらの表面積は、少なくとも30m2/g、好ましく
は200〜1,000m2/gでなければならない。それら
の含水量も、105℃で加熱した際の減量が一般的には
20%未満となるように限定されなければならないが、
特定の状況下では、より高くてもよい。
化水素酸を沈着させて酸処理された、本発明に用いられ
るモンモリロナイト粘土は、フェノールフタレイン終点
まで滴定して少なくとも1.0mgKOH/g 、好ましくは5
〜100mgKOH/g の酸性度を有していなければならな
い。それらの表面積は、少なくとも30m2/g、好ましく
は200〜1,000m2/gでなければならない。それら
の含水量も、105℃で加熱した際の減量が一般的には
20%未満となるように限定されなければならないが、
特定の状況下では、より高くてもよい。
【0027】好適な酸性モンモリロナイト粘土の例示的
な実例としては、20〜60メッシュの粒度(0.25
〜0.84mm)を有するFiltrol グレード24およびグ
レード24Superacid Clayをはじめとする顆粒形態の粘
土がある。Filtrol グレード24は、Engelhard 社によ
って製造され、25mgKOH/g の酸容量を有する。グレー
ド24Superacid ClayもEngelhard 社から入手でき、代
表的には33〜93mgKOH/g の酸性度を有する。
な実例としては、20〜60メッシュの粒度(0.25
〜0.84mm)を有するFiltrol グレード24およびグ
レード24Superacid Clayをはじめとする顆粒形態の粘
土がある。Filtrol グレード24は、Engelhard 社によ
って製造され、25mgKOH/g の酸容量を有する。グレー
ド24Superacid ClayもEngelhard 社から入手でき、代
表的には33〜93mgKOH/g の酸性度を有する。
【0028】上記のとおり、モンモリロナイト粘土、ま
たは酸で前処理されたモンモリロナイトをトリフルオロ
メタンスルホン酸またはフッ化水素で含浸する場合、一
般的には0.01〜10%のトリフルオロメタンスルホ
ン酸またはフッ化水素で粘土を処理し、好ましくは0.
1〜1.0%のトリフルオロメタンスルホン酸で粘土を
含浸させる。下記の実施例は、約0.1〜1.0%が有
効量であることを実証している。
たは酸で前処理されたモンモリロナイトをトリフルオロ
メタンスルホン酸またはフッ化水素で含浸する場合、一
般的には0.01〜10%のトリフルオロメタンスルホ
ン酸またはフッ化水素で粘土を処理し、好ましくは0.
1〜1.0%のトリフルオロメタンスルホン酸で粘土を
含浸させる。下記の実施例は、約0.1〜1.0%が有
効量であることを実証している。
【0029】フッ化水素を酸性モンモリロナイトに沈着
させる場合は、0.1〜10%が好ましい有効量であ
る。
させる場合は、0.1〜10%が好ましい有効量であ
る。
【0030】トリフルオロメタンスルホン酸またはフッ
化水素の有効量は、1〜100mgKOH/g の範囲の触媒の
酸性度を生ずるのに充分であろう。
化水素の有効量は、1〜100mgKOH/g の範囲の触媒の
酸性度を生ずるのに充分であろう。
【0031】ビスフェノールAの製造は、好ましくは上
昇流で操作される固定床の連続法反応器中で実施され
る。
昇流で操作される固定床の連続法反応器中で実施され
る。
【0032】反応器の温度は20〜200℃、好ましく
は30〜140℃である。好適な温度は条件の選択に依
存し、最も効果的な温度は、通常110〜130℃であ
る。圧力は0.1〜7.0MPa (大気圧〜1,000ps
i)であることができ、好ましくは約2.17MPa (30
0psi)である。
は30〜140℃である。好適な温度は条件の選択に依
存し、最も効果的な温度は、通常110〜130℃であ
る。圧力は0.1〜7.0MPa (大気圧〜1,000ps
i)であることができ、好ましくは約2.17MPa (30
0psi)である。
【0033】代表的には、ビスフェノールAは、粗生成
物の液体流出物中での濃度が約10重量%を超えるま
で、連続的に生成される。
物の液体流出物中での濃度が約10重量%を超えるま
で、連続的に生成される。
【0034】アセトンおよびフェノールの転換率は顕著
である。分別蒸留により、2種類の異性体が約3:1の
比で存在する純粋なビスフェノールAが得られる。
である。分別蒸留により、2種類の異性体が約3:1の
比で存在する純粋なビスフェノールAが得られる。
【0035】これらの収率は、温和な条件下で、1〜1
0の全液空間速度(LHSV)で達成される。
0の全液空間速度(LHSV)で達成される。
【0036】ここで、LHSVは下式
【数1】 として定義される。
【0037】以下の実施例では、アセトンおよびフェノ
ールの転換率(重量%)は下式
ールの転換率(重量%)は下式
【数2】 を用いて概算される。
【0038】ビスフェノールAの収率(モル%)は下式
【数3】 から概算される。
【0039】
【発明の効果】本発明によって、フェノールとアセトン
から1段階でビスフェノールAを合成する、商業的に有
利な製造法が提供された。本発明の製造法によって、腐
食性の化学物質を用いず、したがって反応器系に高価な
構成材料を用いる必要なしに、温和な反応条件でビスフ
ェノールAを得ることが可能である。
から1段階でビスフェノールAを合成する、商業的に有
利な製造法が提供された。本発明の製造法によって、腐
食性の化学物質を用いず、したがって反応器系に高価な
構成材料を用いる必要なしに、温和な反応条件でビスフ
ェノールAを得ることが可能である。
【0040】
【実施例】生成物の分析は、主として気−液クロマトグ
ラフィー(GLC)およびゲル浸透クロマトグラフィー(GL
C)による。
ラフィー(GLC)およびゲル浸透クロマトグラフィー(GL
C)による。
【0041】実施例1 中性モンモリロナイト粘土(Engelhard 社のグレード2
C、減圧下に175℃で乾燥)85gに、乾燥アセトン
(100cm3)に溶かしたトリフルオロメタンスルホン酸
(10.0g)の溶液を加えた。この混合物を窒素ブラ
ンケット下で24時間撹拌し、濾過し、固体を最初にア
セトン、次いで水で洗浄し、次いで、40℃で1晩およ
び150℃で4時間、減圧下で乾燥させた。
C、減圧下に175℃で乾燥)85gに、乾燥アセトン
(100cm3)に溶かしたトリフルオロメタンスルホン酸
(10.0g)の溶液を加えた。この混合物を窒素ブラ
ンケット下で24時間撹拌し、濾過し、固体を最初にア
セトン、次いで水で洗浄し、次いで、40℃で1晩およ
び150℃で4時間、減圧下で乾燥させた。
【0042】回収された淡黄色の粉末は、0.73%の
水、および10.6mgKOH/g の酸性度を有することが、
分析によって判明した。
水、および10.6mgKOH/g の酸性度を有することが、
分析によって判明した。
【0043】実施例2 上昇流で操作され、炉内に取り付けられ、液体供給ポン
プ、圧力調節装置、ならびに温度、圧力および流速の監
視器を備えて±1.0℃で制御できるステンレス306
鋼製の容量150cm3 の管状反応器中で合成を実施し
た。
プ、圧力調節装置、ならびに温度、圧力および流速の監
視器を備えて±1.0℃で制御できるステンレス306
鋼製の容量150cm3 の管状反応器中で合成を実施し
た。
【0044】実験開始時に、硫酸で処理した33mgKOH/
g の滴定酸度を有する顆粒形態のモンモリロナイト粘土
(Engelhard 社より入手した試供品第104589号)150
cm3を反応器に仕込んだ。次いで、反応器を50℃、全
圧力2.17MPa に保ちつつ、150cm3/h の流速のフ
ェノール/アセトン(モル比10:1の混合物)の上昇
流で触媒床に供給した。粗生成物流出液の試料を反応流
上で捕集し、GLC およびGPC で分析した。代表的な分析
データをまとめて表1にす。
g の滴定酸度を有する顆粒形態のモンモリロナイト粘土
(Engelhard 社より入手した試供品第104589号)150
cm3を反応器に仕込んだ。次いで、反応器を50℃、全
圧力2.17MPa に保ちつつ、150cm3/h の流速のフ
ェノール/アセトン(モル比10:1の混合物)の上昇
流で触媒床に供給した。粗生成物流出液の試料を反応流
上で捕集し、GLC およびGPC で分析した。代表的な分析
データをまとめて表1にす。
【0045】ある温度範囲(50〜110℃)にわたる
触媒の挙動もまた、平衡状態に達した後に計測した。こ
れらの追加実験に関するデータのまとめも表1に示す。
触媒の挙動もまた、平衡状態に達した後に計測した。こ
れらの追加実験に関するデータのまとめも表1に示す。
【0046】最後に、各生成物の試料を減圧下でストリ
ッピングして、低沸点物と未反応のアセトンを除去し、
次いで、ビスフェノールAの含有量についてGPC で再分
析した。これらのデータも表1に含まれる。
ッピングして、低沸点物と未反応のアセトンを除去し、
次いで、ビスフェノールAの含有量についてGPC で再分
析した。これらのデータも表1に含まれる。
【0047】
【表1】
【0048】実施例3〜5 実施例2の手順および実施方法に従い、下記の酸性粘土
触媒を用いて、フェノールおよびアセトンからのビスフ
ェノールAの合成を行った: 実施例3:配合された触媒に対するその濃度が0.1%
となり、滴定酸度が11mgKOH/g となるようにトリフル
オロメタンスルホン酸で処理されたモンモリロナイト粘
土(Sued Chemie 社より提供); 実施例4:あらかじめ硫酸で処理された、仕上がった触
媒中のフッ化水素(HF)の濃度が約4.5%であるH
F処理粘土(Engelhard 社が製造); 実施例5:滴定酸度が93mgKOH/g である、もう一つの
硫酸処理モンモリロナイト粘土(Engelhard 社より提
供)。
触媒を用いて、フェノールおよびアセトンからのビスフ
ェノールAの合成を行った: 実施例3:配合された触媒に対するその濃度が0.1%
となり、滴定酸度が11mgKOH/g となるようにトリフル
オロメタンスルホン酸で処理されたモンモリロナイト粘
土(Sued Chemie 社より提供); 実施例4:あらかじめ硫酸で処理された、仕上がった触
媒中のフッ化水素(HF)の濃度が約4.5%であるH
F処理粘土(Engelhard 社が製造); 実施例5:滴定酸度が93mgKOH/g である、もう一つの
硫酸処理モンモリロナイト粘土(Engelhard 社より提
供)。
【0049】これらの3個の実施例から得られた粗生成
物流出液の生成物と、ストリッピングされた生成物と
の、GLC 分析およびGPC 分析の結果をまとめて、添付し
た表2〜4に示す。
物流出液の生成物と、ストリッピングされた生成物と
の、GLC 分析およびGPC 分析の結果をまとめて、添付し
た表2〜4に示す。
【0050】
【表2】
【0051】
【表3】
【0052】
【表4】
【0053】実施例3から得られた粗生成物液の減圧下
での分別蒸留により、純粋なビスフェノールAが得られ
た。このビスフェノールA留分のNMR 分析およびIR分析
の結果は、下記の異性体I/IIの比率が74:26であ
ることを示した。
での分別蒸留により、純粋なビスフェノールAが得られ
た。このビスフェノールA留分のNMR 分析およびIR分析
の結果は、下記の異性体I/IIの比率が74:26であ
ることを示した。
【0054】
【化2】
【0055】実施例6 この実施例は、硫酸で処理された粘土触媒の延長された
触媒寿命を示す。
触媒寿命を示す。
【0056】合成の手順は実施例2に記載したとおりで
ある。45mgKOH/g の滴定酸度および0.3%の含水量
を有し、あらかじめ減圧下に175℃で乾燥された硫酸
処理モンモリロナイト粘土150cm3 を、連続反応器装
置系に供給した。フェノール/アセトン(モル比10:
1)の混合供給物を、130℃、全圧力2.17MPaに
おいて150cm3/h の流速で触媒上を上昇流として通過
させた。粗生成物流出液の試料を反応流上で捕集し、GL
C およびGPC で分析した。結果をまとめて表5に示す。
ある。45mgKOH/g の滴定酸度および0.3%の含水量
を有し、あらかじめ減圧下に175℃で乾燥された硫酸
処理モンモリロナイト粘土150cm3 を、連続反応器装
置系に供給した。フェノール/アセトン(モル比10:
1)の混合供給物を、130℃、全圧力2.17MPaに
おいて150cm3/h の流速で触媒上を上昇流として通過
させた。粗生成物流出液の試料を反応流上で捕集し、GL
C およびGPC で分析した。結果をまとめて表5に示す。
【0057】
【表5】
Claims (3)
- 【請求項1】 触媒の存在下でフェノールとアセトンと
を反応させてビスフェノールAを合成する方法であっ
て、触媒が、フッ化水素、フルオロスルホン酸類または
その無水物、および鉱酸から選ばれた1種類以上の酸に
よる前処理によって酸性化された、下式 Mx/n n+ yH2 O(Al4-x Mgx)(Si8)O20(O
H)4 〔式中、Mはインターラメラカチオンを表し、x、yお
よびnは数である〕で示される構造を有するモンモリロ
ナイト粘土であること、ならびに反応が20〜200℃
の温度および0.1〜7.0MPa の圧力で実施されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項2】 モンモリロナイト粘土が、硫酸で処理さ
れ、1.0〜100mgKOH/gの酸性度を有する請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 硫酸で処理されたモンモリロナイト粘土
に、0.1〜10重量%のフッ化水素を沈着させる請求
項2記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US870973 | 1992-04-20 | ||
| US07/870,973 US5169992A (en) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | Bisphenol A production using acidic clay catalysts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH069470A true JPH069470A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=25356446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5080510A Pending JPH069470A (ja) | 1992-04-20 | 1993-04-07 | 酸性粘土触媒を用いるビスフェノールaの製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5169992A (ja) |
| EP (1) | EP0566798A1 (ja) |
| JP (1) | JPH069470A (ja) |
| CA (1) | CA2078457A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998045234A1 (en) * | 1997-04-08 | 1998-10-15 | Chisso Corporation | PROCESSES FOR PRODUCING p-SUBSTITUTED PHENOLS |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5304688A (en) * | 1993-04-13 | 1994-04-19 | The Dow Chemical Company | Process for the preparation of bishydroxy aromatic compounds |
| US5777187A (en) * | 1996-02-08 | 1998-07-07 | Huntsman Petrochemical Corporation | Two-step process for alkylation of benzene to form linear alkylbenzenes |
| US6352789B1 (en) | 1999-04-12 | 2002-03-05 | Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh | Brazing sheet and method of making same |
| US7321069B2 (en) * | 2004-12-17 | 2008-01-22 | General Electric Company | Process for preparing bisphenols |
| CN104248947B (zh) * | 2013-06-28 | 2016-08-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种改性蒙脱土催化剂及其制备和应用 |
| CN113101979B (zh) * | 2021-04-22 | 2022-07-05 | 江南大学 | 一种Lewis酸促进的复配质子酸及其催化应用 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1978949A (en) * | 1930-08-27 | 1934-10-30 | Rohm & Haas Company Inc | Process for production of diphenylol-propane |
| US1977627A (en) * | 1932-01-21 | 1934-10-23 | Ici Ltd | Process of producing diphenylolpropane |
| US2862976A (en) * | 1953-10-14 | 1958-12-02 | Gulf Research Development Co | Purification process |
| DE1051864B (de) * | 1953-11-09 | 1959-03-05 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls substituierten Dioxy-diphenylmethanen |
| US3496239A (en) * | 1965-03-05 | 1970-02-17 | Mobil Oil Corp | Production of aromatic condensation products |
| JPS53116357A (en) * | 1977-02-25 | 1978-10-11 | Cosmo Co Ltd | Preparation of 2,2'-methylene-bis-4,6-dialkylphenol |
| US4777301A (en) * | 1986-06-25 | 1988-10-11 | Union Carbide Corporation | Process for the condensation of carbonyl and aromatic compounds |
| JPS63238032A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-04 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | ビス(ヒドロキシフエニル)メタン類の製造方法 |
| JPH01226842A (ja) * | 1988-03-04 | 1989-09-11 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | ジヒドロキシジフェニルメタンの分離方法 |
-
1992
- 1992-04-20 US US07/870,973 patent/US5169992A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-15 EP EP92308394A patent/EP0566798A1/en not_active Withdrawn
- 1992-09-17 CA CA002078457A patent/CA2078457A1/en not_active Abandoned
-
1993
- 1993-04-07 JP JP5080510A patent/JPH069470A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998045234A1 (en) * | 1997-04-08 | 1998-10-15 | Chisso Corporation | PROCESSES FOR PRODUCING p-SUBSTITUTED PHENOLS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2078457A1 (en) | 1993-10-21 |
| US5169992A (en) | 1992-12-08 |
| EP0566798A1 (en) | 1993-10-27 |
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