(57)【要約】チオール促進剤の存在下におけるフェノールとアセトンの酸触媒縮合によるビスフェノールＡの製造は、使用する触媒がアミン修飾酸性樹脂触媒である場合、より高い全選択性で起こることが判明した。アミン修飾酸性樹脂触媒は、スルホン化ポリスチレンのような酸性樹脂から、その酸性官能基の一部分をピリジンのようなアミンで中和することによって製造される。チオール促進剤自体がアミンである場合、ピリジンのようなアミンを修飾剤として使用すると、高い選択性を達成するのに必要とされるチオール促進剤の量が低減する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシ芳香族化合物とケトン又はアルデヒドを含む混合物を、チオール促進剤の存在下約２５〜約９５℃の範囲の温度で、アミン修飾酸性樹脂触媒と接触させることを含んでなる、ビスフェノールの製造方法。
【請求項２】
前記アミン修飾酸性樹脂触媒が次式の繰返し単位Ｉを有するスルホン化ポリスチレンから製造される、請求項１記載の方法。
【化１】
2004516275.tif 000012
【請求項３】
前記アミン修飾酸性樹脂触媒が樹脂１グラム当たり約０．１〜約６ミリ当量のスルホン酸基を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アミン修飾酸性樹脂の製造に用いられるアミンが脂肪族アミン、芳香族アミン又は環式脂肪族アミンである、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記アミン修飾酸性樹脂触媒が樹脂１グラム当たり約０．００５〜約３ミリ当量のアミンを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記アミンが、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン、ピペリジン、モルホリン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデス−７−エン（ＤＢＵ）、ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、ピリジン、イミダゾール、キノリン及びピペラジンからなる群から選択される、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記チオール促進剤が、脂肪族チオール、環式脂肪族チオール及び芳香族チオールからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記脂肪族チオールが次式の構造ＩＩを有するシリルメタンチオールである、請求項１記載の方法。
【化２】
2004516275.tif 000013
式中、Ｒ１及びＲ２は各々独立に水素、Ｃ１〜Ｃ４０脂肪族基、Ｃ３〜Ｃ４０芳香族基、Ｃ３〜Ｃ４０環式脂肪族基、或いはＲ１とＲ２とが一緒にＣ３〜Ｃ４０環式脂肪族基若しくはＣ４〜Ｃ４０芳香族基を形成しており、Ｒ３〜Ｒ５は各々独立にＣ１〜Ｃ４０脂肪族基、Ｃ３〜Ｃ４０芳香族基若しくはＣ３〜Ｃ４０環式脂肪族基、或いは基Ｒ３〜Ｒ５のいずれか２つが一緒にＣ５〜Ｃ４０環式脂肪族基若しくはＣ５〜Ｃ４０芳香族基を形成しているか、又は基Ｒ３〜Ｒ５が一緒にＣ９〜Ｃ４０環式脂肪族基若しくはＣ１０〜Ｃ４０芳香族基を形成している。
【請求項９】
前記シリルメタンチオール促進剤が、トリメチルシリルメタンチオール、トリエチルシリルメタンチオール、トリプロピルシリルメタンチオール、トリブチルシリルメタンチオール、１−トリメチルシリル−１−エチルメタンチオール及び１−トリメチルシリル−１−ベンジルメタンチオールからなる群から選択される、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記シリルメタンチオールが、３−Ｎ−メチルアミノプロピルジメチル−シリルメタンチオール、３−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルジメチルシリルメタンチオール及び３−（１−ピペラジニル）プロピルジメチルシリルメタンチオールからなる群から選択される、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記チオール促進剤がバルク促進剤である、請求項７記載の方法。
【請求項１２】
前記バルク促進剤が、ベンジルチオール、ブタンチオール、ヘキサンチオール、オクタデカンチオール及び３−メルカプトプロピオン酸からなる群から選択される、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記バルク促進剤が供給材料の約５〜約１００ｍｍｏｌ／Ｌの範囲の量で存在する、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記チオール促進剤が結合型促進剤である、請求項７記載の方法。
【請求項１５】
前記結合型促進剤が、２−メルカプトメチルピリジン、システアミン及び４−アミノブタンチオールからなる群から誘導される、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記結合型促進剤がアミン修飾酸性樹脂触媒１グラム当たり約０．１〜約３ミリ当量の範囲の量で存在する、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記ビスフェノールが、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、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、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、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン及び９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレンからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記ヒドロキシ芳香族化合物とケトン又はアルデヒドを含む混合物が、約０．１〜約１０重量％のアセトン及び約７０〜約９９重量％のフェノールを含有する、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
ビスフェノールＡの製造方法であって、アミン修飾酸性樹脂触媒の存在下約５０〜約８０℃の範囲の温度でフェノール及びアセトン並びにチオール促進剤の混合物を接触させることを含んでなり、フェノールが約９０〜約９５重量％の範囲の量で存在し、アセトンが約４〜約６重量％の範囲の量で存在し、チオール促進剤が反応体の約１０〜約１００ｍｍｏｌ／Ｌの量で存在する、方法。
【請求項２０】
前記アミン修飾樹脂酸性樹脂触媒が１グラム当たり約２〜約４．５ミリ当量のスルホン酸基及び１グラム当たり約０．５〜約３ミリ当量のアミンを含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記アミンがトリエチルアミン及びピリジンからなる群から選択される、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
ビスフェノールＡの製造方法であって、アミン修飾酸性樹脂触媒の存在下約５０〜約８０℃の範囲の温度でフェノール及びアセトンの混合物を接触させることを含んでなり、フェノールが混合物の約９０〜約９５重量％の範囲の量で存在し、アセトンが混合物の約４〜約６重量％の範囲の量で存在し、触媒が結合型チオール促進剤からなり、結合型チオール促進剤が樹脂１グラム当たり約０．５〜約２ｍｍｏｌの量で存在する、方法。
【請求項２３】
前記結合型促進剤がシステアミン及び３−アミノプロピルジメチルシリルメタンチオールからなる群から選択される、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
下記式のスルホン化ポリスチレン単位Ｉ、芳香族アミン、脂肪族アミン及び環式脂肪族アミンからなる群から誘導される残基、並びにアミノ、アミド、イミド又はカルバミル基を含むチオール促進剤を含んでなるアミン修飾酸性樹脂触媒。
【化３】
2004516275.tif 000014
【請求項２５】
前記アミンがピリジン及びトリエチルアミンからなる群から選択される、請求項２４記載のアミン修飾酸性樹脂触媒。
【請求項２６】
前記チオール促進剤が、３−アミノプロピルジメチルシリルメタンチオール、３−Ｎ−メチルアミノプロピルジメチルシリルメタンチオール、３−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルジメチルシリルメタンチオール、３−（１−ピペラジニル）プロピルジメチルシリルメタンチオール及び２−（４−ピリジル）エチルジメチルシリルメタンチオールからなる群から選択される、請求項２４記載のアミン修飾酸性樹脂触媒。
【請求項２７】
前記チオール促進剤がシステアミン及び２−メルカプトメチルピリジンからなる群から選択される、請求項２４記載のアミン修飾酸性樹脂触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アミン修飾酸性樹脂触媒、並びにチオール促進剤の存在下でのヒドロキシ芳香族化合物とアルデヒド又はケトンとの反応に該触媒を使用してビスフェノールＡ（ＢＰＡ）等のビスフェノールを合成することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＰＡのようなビスフェノールは高分子材料の製造に広く使用されており、通例、酸性触媒存在下でのヒドロキシ芳香族化合物とアルデヒド又はケトンの縮合によって製造される。ビスフェノールＡは、市販エンジニアリングプラスチック材料であるビスフェノールＡポリカーボネートの製造に用いられる主要モノマーである。アセトンとフェノールからのビスフェノールＡの生産は世界中で大規模に行われており、ＢＰＡの年間生産量は数億ポンドである。通例、酸性触媒及びチオール促進剤の存在下でフェノールをアセトンと反応させる。チオール促進剤は、フェノールとアセトンの酸触媒縮合においてＢＰＡ生成速度及び選択性を向上させる働きをもつ。酸性触媒とチオール促進剤の種々異なる組合せが検討されてきており、３−メルカプトプロピオン酸のような何種類かのチオール促進剤がＢＰＡの工業生産に使用されている。ビスフェノールＡ等のビスフェノールの製造に関する従前の研究開発及びそれに伴うプロセスの大幅な改善にもかかわらず、ヒドロキシ芳香族化合物とアルデヒド又はケトンとの酸触媒縮合におけるビスフェノール生成の速度及び選択性をさらに一段と向上させる必要性が依然として存在している。
【０００３】
【発明の概要】
一態様において、本発明はビスフェノールの製造方法であって、チオール促進剤の存在下約２５〜約９５℃の範囲の温度でヒドロキシ芳香族化合物とケトン又はアルデヒドを含む混合物をアミン修飾酸性樹脂触媒と接触させることを含んでなる方法に関する。別の態様では、本発明はアミン修飾酸性樹脂触媒に関する。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下の本発明の好ましい実施形態についての詳細な説明及び実施例を参照すれば、本発明の理解をさらに深めることができよう。本明細書及び特許請求の範囲では多くの用語を参照するが、以下の意味をもつものと定義される。
【０００５】
本明細書で用いる「アミン修飾酸性樹脂触媒」とは、その酸性官能基の一部がアミン処理によって中和されている酸性樹脂をいう。例えば、スルホン化ポリスチレン樹脂のＳＯ３Ｈ基の約５〜５０％を、対応する量のアミンであるピリジンで処理して対応ピリジニウム塩へと変換された樹脂は、アミン修飾酸性樹脂触媒とみなされる。使用するアミンは、アミン基を含むチオール促進剤とは異なる。例えばシステアミンのようにチオール促進剤がアミン基を含む場合、アミン修飾酸性樹脂触媒はチオール促進剤以外の他のアミンを１種類以上含むものと理解される。
【０００６】
本明細書中で、「ＢＰＡ」はビスフェノールＡと定義され、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、４，４′−イソプロピリデンジフェノール及びｐ，ｐ−ＢＰＡともいわれる。
【０００７】
本明細書中で、「ｏ，ｐ−ＢＰＡ」はｏ，ｐ−ビスフェノールＡと定義され、２−（２−ヒドロキシフェニル）−２−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン及び２，４′−イソプロピリデンジフェノールともいわれる。
【０００８】
本明細書で用いる「芳香族基」という用語は、原子価が１以上で、１以上の芳香族基を含む基をいう。芳香族基の例としては、フェニル、ピリジル、フラニル、チエニル、イミダゾリル、ナフチル、フェニレン及びビフェニル基がある。この用語には、ベンジル基のように芳香族成分と脂肪族成分を共に有する基も包含される。また、Ｃ３〜Ｃ４０芳香族基は炭素原子数３〜４０の芳香族基である。次式の２−イミダゾリル基（ｉ）はＣ３芳香族基の一例である。
【０００９】
【化４】
2004516275.tif 000002
【００１０】
本明細書で用いる「脂肪族基」という用語は、原子価が１以上で、非環式の線状又は枝分れ配列の原子を含む基をいう。配列は窒素、イオウ及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、或いは主に炭素と水素のみからなるものでもよい。脂肪族基の例としては、メチル、メチレン、エチル、エチレン、ヘキシル及びヘキサメチレン基がある。
【００１１】
本明細書で用いる「環式脂肪族基」という用語は、原子価が１以上で、非芳香族系の環状配列の原子を含む基をいう。配列は窒素、イオウ及び酸素のようなヘテロ原子を含んでいてもよいし、或いは主に炭素と水素のみからなるものでもよい。環式脂肪族基の例としては、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル及びテトラヒドロフラニル基がある。
【００１２】
本明細書で用いる「カルバミル基」という用語は、原子配列ＯＣＯＮＨを含む官能基をいう。例えば、カルバミル基は、１−ナフチルメチルカルバメート（ＣＡＳ  Ｎｏ．６３−２５−２）という化合物に例示されるようにアルコール類とイソシアネート類との反応の生成物中に存在する。
【００１３】
本明細書で用いる「Ｂｏｃ基」という用語は、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル部分を含むアミン保護基をいう。水素原子とＢｏｃ基を両方有する窒素原子の組合せはカルバミル基の一例である。
【００１４】
本明細書で用いる「チオール促進剤」という用語は、チオール（ＳＨ）基を含む分子をいう。チオール促進剤は、酸性触媒存在下でのヒドロキシ芳香族化合物とアルデヒド又はケトンとの縮合時のビスフェノール生成の速度及び選択性を、チオール促進剤の非存在下での同じ反応よりも向上させる作用をもつ。
【００１５】
「シリルメタンチオール」という用語は、ケイ素原子とイオウ原子が各々同じ炭素原子に結合しているチオール化合物をいう。
【００１６】
本発明は、チオール促進剤及びアミン修飾酸性樹脂触媒の存在下における、フェノール等のヒドロキシ芳香族化合物とブタナール等のアルデヒド又はアセトン等のケトンとの酸触媒縮合によってビスフェノールＡ等のビスフェノールを製造する方法を提供する。
【００１７】
本発明はさらに、ビスフェノールＡのようなビスフェノールの製造に用いたときに公知の酸性樹脂触媒系よりも優れた選択性が得られるアミン修飾酸性樹脂触媒を提供する。アミン修飾酸性樹脂触媒は、スルホン酸基のような酸性官能基を含む高分子材料を、酸性官能基の約０．１〜約５０％が中和されるような量のアミンで処理することによって製造される。本発明のアミン修飾酸性樹脂は、アミン修飾酸性樹脂及びチオール促進剤の存在下でのフェノールとアセトンとの反応でｐ，ｐ−ＢＰＡ生成の選択性の向上として測定されるように、チオール促進剤とスルホン化ポリスチレンのような公知の酸性樹脂触媒との組合せよりも選択性に優れる触媒である。
【００１８】
通例、アミン修飾酸性樹脂触媒に変換される酸性樹脂触媒は下記式の構造単位Ｉを含むスルホン化ポリスチレン誘導体である。構造Ｉを含む高分子樹脂の例はＡｍｂｅｒｌｙｓｔ（登録商標）１３１、Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ（登録商標）１５及びＡｍｂｅｒｌｙｓｔ（登録商標）３６であり、これらはいずれもＲｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ社から入手可能な強酸性イオン交換樹脂である。
【００１９】
【化５】
2004516275.tif 000003
【００２０】
本発明のアミン修飾酸性樹脂触媒に変換できる他の適切な高分子酸性樹脂触媒としては、Ｄｕｐｏｎｔ社から入手可能なＮａｆｉｏｎ（登録商標）というペルフルオロ酸性樹脂がある。
【００２１】
通例、酸性樹脂触媒は、樹脂１グラム当たり約０．１〜約６、好ましくは約２〜約５ミリ当量の酸性官能基を有する。通例、酸性官能基はスルホン酸基である。本発明の実施の際、酸性樹脂中に存在する酸性官能基の約０．１〜約５０％、好ましくは約５〜約４０％、さらに好ましくは約２０〜約３５％を中和するのに充分な量のアミンで酸性樹脂触媒を処理するのが有利であることが判明した。例えば、樹脂１グラム当たり約５ミリ当量のスルホン酸基（ＳＯ３Ｈ基）を有する構造単位Ｉを含むスルホン化ポリスチレン樹脂１グラムを、１ミリ当量のアミン（例えばピリジン）で処理すると、ピリジンと樹脂のスルホン酸基との反応が完全に進むと仮定して２０％のスルホン酸基が対応ピリジニウムのスルホン酸塩に変換されたアミン修飾酸性樹脂触媒が得られる。本発明のアミン修飾酸性樹脂触媒は、未修飾酸性樹脂触媒と比較して生成物の選択性の点で優れていることが判明した。生成物の選択性は、生成物混合物中のｏ，ｐ−ビスフェノール異性体の重量％に対するｐ，ｐ−ビスフェノール異性体の重量％として表すことができる。また、生成物の選択性は、生成した他の全ての生成物に対する目的ｐ，ｐ−ビスフェノール生成物の重量％として表すことができる。
【００２２】
アミン修飾酸性樹脂触媒の製造に適したアミンとしては、該アミンが樹脂と結合できるように充分に塩基性をもつ脂肪族、環式脂肪族及び芳香族アミンがある。結合は、スルホン酸ピリジニウムにみられるように酸性基とアミンとのイオン結合に基づく。
【００２３】
脂肪族アミンの例としては、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリブチルアミン及びＮ，Ｎ−ジメチルブチルアミンがある。環式脂肪族アミンの例としては、ピペリジン、モルホリン、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデス−７−エン（ＤＢＵ）及びジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（Ｄａｂｃｏ）がある。芳香族アミンの例としては、ピリジン、イミダゾール、キノリン及びピペラジンがある。一般に、簡単なＣ１〜Ｃ１０脂肪族、Ｃ４〜Ｃ１０環式脂肪族及びＣ５〜Ｃ９芳香族アミンが好ましい。
【００２４】
使用できるチオール促進剤としては、脂肪族、環式脂肪族及び芳香族チオールがあり、これらはアミンのような塩基性又はカルボン酸のような酸性基で置換されていてもよい。このチオール促進剤は、「バルク」促進剤、つまりアミン修飾酸性樹脂に結合するようにされていないチオール促進剤として使用してもよいし、「結合型」促進剤として使用してもよい。チオール促進剤がアミンのような塩基性官能基を含有する場合、かかるチオール促進剤はアミン修飾酸性樹脂触媒に結合でき、「結合型」促進剤といわれる。アミノ基以外に、チオール促進剤に存在していて該チオール促進剤とアミン修飾酸性樹脂触媒との結合を容易にする他の官能基としては、アミド、イミド及びカルバメートにそれぞれみられるようなアミド基、イミド基及びカルバミル基がある。
【００２５】
バルクチオール促進剤としては、シクロヘキサンチオール及びシクロペンタンチオールのような環式脂肪族チオール、チオフェノール及びベンジルチオールのような芳香族チオール、並びにブタンチオール、ヘキサンチオール、オクタデカンチオール及び３−メルカプトプロピオン酸のような脂肪族チオールがある。
【００２６】
結合型チオール促進剤としては、アミン修飾酸性樹脂触媒、例えばスルホン酸基の約２０％がピリジンで中和されているスルホン化ポリスチレンに固定化された２−メルカプトメチルピリジン、システアミン及び４−アミノブタンチオールがある。
【００２７】
本発明での使用に適した脂肪族チオールのうち、次式の構造ＩＩを有するシリルメタンチオールが特に有効なチオール促進剤であることが判明した。
【００２８】
【化６】
2004516275.tif 000004
【００２９】
式中、Ｒ１とＲ２は各々独立に水素、Ｃ１〜Ｃ４０脂肪族基、Ｃ３〜Ｃ４０芳香族基、Ｃ３〜Ｃ４０環式脂肪族基、或いはＲ１とＲ２が一緒にＣ３〜Ｃ４０環式脂肪族基又はＣ４〜Ｃ４０芳香族基を形成しており、Ｒ３〜Ｒ５は各々独立にＣ１〜Ｃ４０脂肪族基、Ｃ３〜Ｃ４０芳香族基又はＣ３〜Ｃ４０環式脂肪族基、或いは基Ｒ３〜Ｒ５のいずれか２つが一緒にＣ５〜Ｃ４０環式脂肪族基又はＣ５〜Ｃ４０芳香族基を形成しているか、或いは基Ｒ３〜Ｒ５が一緒にＣ９〜Ｃ４０環式脂肪族基又はＣ１０〜Ｃ４０芳香族基を形成する。
【００３０】
構造ＩＩの基Ｒ１〜Ｒ５のいずれかがアミノ基のような塩基性官能基を含有する場合、そのシリルメタンチオール促進剤はアミン修飾酸性樹脂触媒と結合し得る。アミノ基以外に、シリルメタンチオール中に存在していてその促進剤とアミン修飾酸性樹脂触媒との結合を容易にする他の官能基としては、それぞれアミド、イミド及びカルバメートに見られるようなアミド基、イミド基及びカルバミル基がある。
【００３１】
構造ＩＩを有するシリルメタンチオールは化学文献で知られており、その製造方法は、例えば、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５３（５）８４４（１９８７）、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．５１（１８）３４２８（１９８６）、及びＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２６（１１）１４２５（１９８５）に記載されている。場合によっては、構造ＩＩを有するシリルメタンチオールは、ＴＣＩ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（米国オレゴン州ポートランド）から入手可能なトリメチルシリルメタンチオールのように市販されている。この群の他のものは、構造ＩＩＩを有するクロロメチルシランと、硫化ナトリウム、チオ酢酸ナトリウム又はチオ尿素のようなイオウ求核剤との反応によって製造できる。硫化ナトリウムを使用すると、シリルメタンチオールＩＩが直接得られる。チオ酢酸塩を求核剤として使用すると、酢酸誘導体ＩＶが得られる。酢酸誘導体ＩＶは、加溶媒分解、例えばトリエチルアミンのような塩基性触媒の存在下でメタノールと共に酢酸誘導体ＩＶを加熱することによって、対応チオールＩＩへと容易に変換される。
【００３２】
【化７】
2004516275.tif 000005
【００３３】
構造ＩＩＩに相当するクロロメチルケイ素化合物は様々な方法で製造でき、特に水素化ケイ素官能性を有するクロロメチルシランＶＩを用いた構造Ｖのオレフィンのヒドロシリル化反応によって製造できる。即ち、基Ｒ６が基Ｒ５よりも２つ炭素の少ない同族体に相当するオレフィンＶを貴金属触媒の存在下でクロロメチルシランＶＩと反応させるとクロロメチルケイ素誘導体ＩＩＩが得られる。
【００３４】
【化８】
2004516275.tif 000006
【００３５】
クロロメチルシランＩＩＩからシリルメタンチオールＩＩ及びシリルメタンチオール酢酸誘導体ＩＶへの変換には様々な反応条件を使用できる。通例、メタノール又はジメチルホルムアミドのような極性溶媒中でクロロメチルシランＩＩＩを若干過剰の硫化ナトリウム又はチオ酢酸ナトリウムと混合し、混合物を、ガスクロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィーなどの分析技術で判定して出発物質のクロロメチルシランＩＩＩが消費されるまで約０〜約１００℃の温度で攪拌する。しかる後、反応混合物を水と、塩化メチレン、トルエン又は酢酸エチル等の溶媒とに分配させればよい。次いで、有機層を水で洗浄して無機塩を完全に除去した後、硫酸マグネシウムのような適切な乾燥剤で乾燥する。ろ過及び溶媒の蒸発で粗生成物が得られ、これを粗状態でＢＰＡ製造におけるチオール促進剤として使用してもよいし、又は例えばカラムクロマトグラフィー又は再結晶によって精製してから使用してもよい。
【００３６】
ビスフェノール製造の促進剤として使用できるシリルメタンチオールの例としては、特に限定されないが、トリメチルシリルメタンチオール、トリエチルシリルメタンチオール、トリプロピルシリルメタンチオール、トリブチルシリルメタンチオール、１−トリメチルシリル−１−エチルメタンチオール及び１−トリメチルシリル−１−ベンジルメタンチオールがある。
【００３７】
シリルメタンチオール促進剤をバルク促進剤として使用する場合、好ましいシリルメタンチオール促進剤は、入手容易性、製造容易性及び反応生成物からの回収又は除去の点でトリメチルシリルメタンチオールである。
【００３８】
場合によっては、本発明の方法にトリメチルシリルメタンチオールアセテートのようなシリルメタンチオール誘導体を使用するのが有利であることがある。かかる状況の下で、シリルメタンチオールアセテートは反応条件下で活性シリルメタンチオール促進剤へと変換されると考えられる。シリルメタンチオールアセテート及び反応条件下でシリルメタンチオールを生ずる他のシリルメタンチオール誘導体はシリルメタンチオール自体とほぼ同レベルで使用するのが有利である。
【００３９】
場合によっては、アミン修飾酸性樹脂触媒との結合を形成するのに使用できるアミン官能性を有するシリルメタンチオールのように、シリルメタンチオール促進剤が結合型促進剤として機能し得る。シリルメタンチオールとアミン修飾酸性樹脂触媒との結合は、強い水素結合相互作用又は共有結合によるものであろう。ビスフェノール製造用に結合型促進剤として使用できるシリルメタンチオールの例としては、３−アミノプロピルジメチルシリルメタンチオール、３−Ｎ−メチルアミノプロピルジメチルシリルメタンチオール、３−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルジメチルシリルメタンチオール、３−（１−ピペラジニル）プロピルジメチルシリルメタンチオール及び２−（４−ピリジル）エチルジメチルシリルメタンチオールがある。
【００４０】
遊離アミノ官能性を有するシリルメタンチオールに加えて、かかる物質のアシル化チオール基及び保護アミン基を有する誘導体も使用できる。例えば、Ｎ−Ｂｏｃ−３−アミノプロピルジメチルシリルメタンチオール酢酸誘導体ＶＩＩはビスフェノール製造用に有効な結合型促進剤として機能することが分かる。チオアセテートＶＩＩは、ビスフェノールの製造に用いられる条件下で３−アミノプロピルジメチル−シリルメタンチオールＶＩＩＩに変換されると考えられる。
【００４１】
【化９】
2004516275.tif 000007
【００４２】
既に述べた通り、本発明は、アミン修飾酸性樹脂触媒をチオール促進剤と併用してヒドロキシ芳香族化合物とアルデヒド又はケトンとの縮合を行うビスフェノールＡのようなビスフェノールの製造方法を提供する。ヒドロキシ芳香族化合物の例としては、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、２−ｔ−ブチルフェノール、２−プロピルフェノール及び１−ナフトールがある。アルデヒドの例としては、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及びブタナールがある。ケトンの例としては、アセトン、シクロヘキサノン、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノン、２−ブタノン及びフルオレノンがある。
【００４３】
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、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）シクロヘキサン及び１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンのような多種多様なビスフェノールを本発明の方法で製造することができる。本発明の最適な具体例は、ヒドロキシ芳香族化合物であるフェノールとケトンであるアセトンとの縮合反応によるビスフェノールＡの製造における使用である。フェノールとアセトンを含む混合物を、約２０〜約１００℃、好ましくは約４０〜約９０℃、さらに好ましくは約５０〜約８０℃の温度でアミン修飾酸性樹脂触媒及びチオール促進剤と接触させればよい。
【００４４】
本発明の方法は回分法又は連続法のいずれにおいても使用できる。本発明を連続法で用いる場合、アミン修飾酸性樹脂触媒を固定床又は攪拌槽反応器に入れて、反応体のフェノール、アセトン及びチオール促進剤を連続的に触媒に接触させ、触媒から除去すればよい。また、アミン修飾酸性樹脂触媒を、アミン修飾酸性樹脂触媒に結合し得るアミン又はカルバメートのような官能基を有するチオール促進剤で前処理してもよい。結合型チオール促進剤を使用すると、フェノールとアセトンを含む供給材料流にチオール促進剤を導入する必要がなくなる。塩基性官能基を含有するチオール促進剤を使用する場合、チオール促進剤はアミン修飾酸性樹脂自体に結合させてもよいし、又は未修飾酸性樹脂からアミン修飾酸性樹脂を製造する間に導入してもよい。
【００４５】
本発明の方法を連続法として使用する場合、反応体を混合して供給材料混合物とし、混合物を触媒１ポンド当たり毎時約０．１〜約６、好ましくは約１〜約４、さらに好ましくは約２〜約３．５ポンドの供給材料混合物の重量毎時空間速度で導入する。供給材料混合物は、約０．１〜約１０重量％のアセトン及び約７０〜約９９重量％のフェノール、好ましくは約３〜約８重量％のアセトン及び約８５〜約９６重量％のフェノール、さらに好ましくは約３〜約６重量％のアセトン及び約９０〜約９６重量％のフェノールを含む。バルク促進剤として使用する場合、チオール促進剤は供給材料１リットル当たり約５〜約１００、好ましくは約１０〜約７５、さらに好ましくは約２０〜約４０ミリモル（ｍｍｏｌ／Ｌ）の範囲の量で存在することができる。結合型促進剤として使用する場合、チオールはアミン修飾酸性樹脂触媒１グラム当たり約０．１〜約３、好ましくは約０．５〜約２ミリ当量の範囲の量で存在する。
【００４６】
【実施例】
本発明の方法をどのように評価するかの詳細な開示と説明を当業者に示すべく以下に実施例を記載する。特に断らない限り、部は重量部であり、温度はセ氏である。ここに示す結果を得るのに使用した材料と試験法は次の通り。
【００４７】
出発材料と生成物の組成は、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ社５８９０型ガスクロマトグラフでガスクロマトグラフィー分析により決定した。ＧＣ−マススペクトルデータは、Ｈｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ社５９７１Ａ型ＧＣ−ＭＳで得た。使用した実験室用ロボットは、溶融フェノール溶液を移すことができるように修正した８−プローブ型Ｇｉｌｓｏｎ  ２１５であった。反応ブロックは加熱ブロックを用いて加熱し、反応温度は７０℃±１℃であった。
【００４８】
アミン修飾酸性樹脂触媒の予想外の効果は、連続運転される攪拌槽反応器として機能すべく設計された反応容器中で実験室規模で立証された。サンプリングは定常状態条件下で行った。酸性樹脂触媒の修飾は以下の通り行った。小型磁気攪拌子を備えた隔膜封止９６ウェルポリプロピレンブロックの各ウェルに、Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ（登録商標）１３１のような固体酸性樹脂触媒（４７〜４９ミリグラム）を入れ、さらに実験室用ロボットを用いて、ピリジンのようなアミンを含有し、場合によってシステアミンのように樹脂に結合し得るチオール促進剤を含有する溶液を入れた。アミンと促進剤の量は、樹脂上の酸部位の総数の５〜５０％が中和されるようにした。チオール促進剤がアミンのような塩基性官能基を有しておらず酸性樹脂触媒に結合させることができない場合には、触媒修飾段階でアミンと共に導入させる代わりに、フェノール−アセトン供給材料混合物の一部として加えた。アミン及び場合によりチオール促進剤を含有する固体酸性樹脂触媒とフェノールの混合物を約１時間７０℃で攪拌・加熱して、アミン修飾酸性樹脂触媒を得た。次に、反応体のフェノール、アセトン及び場合によりチオール促進剤を加え、しかる後混合物を７分間７０℃で攪拌・加熱した。この時点で反応混合物の一部を取り出した。その際、固体触媒を取り込まないように注意して上清の液体を取り除いた。さらに７分後、反応体溶液を、前段階で取り除いた体積に等しい量加えた。この反応容積の新しい反応体による「追加補充」によってサイクルが完了する。液体滞留時間は約１時間で、原液の処理量は樹脂触媒１グラム当たり毎時約３グラムの原液とした。４０サイクル後反応混合物は定常状態に達したと考え、反応混合物から試料を採取し、ガスクロマトグラフィーで分析した。各反応は二回ずつ行った。
【００４９】
実施例１〜３５及び比較例１〜６
反応器に４％架橋スルホン化ポリスチレンビーズを入れ、一般的実験手順の欄に記載した通り、表１に記載のアミンで処理した。反応体原液は約４．５重量％のアセトン、約９５重量％のフェノールを含んでいた。原液はさらに、チオール促進剤（３−メルカプトプロピオン酸、ベンジルメルカプタン又はトリメチルシリルメタンチオール）を約２０．５〜約４１ミリモル／リットルの濃度で含んでいた。データを表１〜３に示す。実施例１〜３５はアミン修飾酸性樹脂触媒の選択性の向上を立証している。比較例１〜６は未修飾酸性樹脂触媒を使用したときの選択性が低いことを例証している。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
【表３】
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【００５３】
実施例３６〜５５及び比較例７〜１０
反応器に４％架橋スルホン化ポリスチレンビーズを入れ、一般的実験手順の欄に記載した通り、アミン及びチオール促進剤システアミンで処理した。アミン及び結合型チオール促進剤システアミンの総量は、樹脂触媒１グラム当たり約０．５〜約２ミリ当量であった。反応体の原液は約４．５重量％のアセトン、約９５．５重量％のフェノールを含んでいた。データを表４に示す。実施例３６〜５５は結合型促進剤システアミンを含有するアミン修飾酸性樹脂触媒の優れた選択性を立証している。例えば、実施例３６〜４０及び比較例７は、酸性樹脂触媒１グラム当たり２ミリ当量のシステアミンで観察された選択性が、ピリジンを含有し、総アミン含量を一定に保ったアミン修飾酸性樹脂触媒で維持されていることを例証している。これらのデータは、ビスフェノールＡ合成時の選択性を損なうことなく低レベルのシステアミンを使用できることを立証している。実施例４１〜４５及び比較例８は、異なる濃度で実施例４６〜５０及び比較例９と同じ効果を示している。実施例５１〜５５及び比較例１０は、システアミンをピリジンに置き替えるにつれて、酸性樹脂触媒１グラム当たりアミン０．５ミリ当量という比較的低いレベルで、系のｐ，ｐ−ＢＰＡ生成に対する選択性が低下することを例証している。
【００５４】
【表４】
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【００５５】
シリルメタンチオール誘導体ＶＩＩの製造
還流冷却器、窒素導入口、温度計加熱マントル、均圧添加漏斗及び磁気攪拌機を備えた２５０ｍＬの三ツ首丸底フラスコに、１４．３６ｇ（９１．３ｍｍｏｌ）のＮ−アリルカルバミン酸ｔ−ブチルと１５０ｍＬのトルエンを入れた。オレフィンと溶媒を攪拌し、約７０℃に加熱し、次いで１０マイクロリットルのＫａｒｓｔｅｄｔ触媒（５％Ｐｔ溶液、オレフィンを基準にして約３０ｐｐｍのＰｔ）を加えた。２０ｍＬトルエン中の１２ｇ（１１０．５ｍｍｏｌ）クロロメチルジメチルシランの溶液を、約８０〜約１００℃の反応温度を維持するのに充分な割合で約３０分にわたって注意深く添加した。添加完了後、温度を攪拌し、約１時間約８５℃に加熱した。ＧＣ−ＭＳは、シリル化化合物Ｎ−Ｂｏｃ−３−アミノプロピルクロロメチルジメチルシランを形成するオレフィンの反応が完了したことを示した。この溶液を５００ｍｌ一口丸底フラスコに移し、溶媒と過剰のシランを回転蒸発器でストリッピングして２５ｇの粗生成物（オレフィンを基準にして定量的収率）を得た。
【００５６】
窒素を充満させたドライボックス中で磁気攪拌機を備えた１２５ｍＬ反応瓶に固体チオ酢酸カリウム（１．３７ｇ、０．０１２ｍｏｌ）を入れた。この瓶に隔膜を付け、ドライボックスから取り出した。メタノール（３０ｍＬ）を加え、混合物を攪拌してチオール酢酸カリウムを溶解させた。次に、粗Ｎ−Ｂｏｃ−３−アミノプロピルクロロメチルジメチルシラン（２．６５ｇ、０．０１ｍｏｌ）を注射器で加え、混合物を約４．５時間約５０°に暖めた。その後、混合物を約４８時間室温に放置した。水（５０ｍＬ）と塩化メチレン（５０ｍＬ）を加え、相を分離した。有機層を水で二回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、シリカゲルカラムに通してろ過し、減圧下で濃縮して、ほぼ無色のオイルとしてＮ−Ｂｏｃ−３−アミノプロピルジメチルシリルメタンチオール酢酸誘導体ＶＩＩ（２．８４ｇ）を得た。その１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲ及びＧＣ−ＭＳは構造ＶＩＩとよく一致していた。
【００５７】
本発明を特にその好ましい実施形態に関して詳細に説明してきたが、本発明の思想と範囲内で変更と修正をなすことができるものと了解されたい。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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