JP2024508774A - ベンゼンの存在下でビスフェノールａ（ｂｐａ）を作製するプロセス - Google Patents
ベンゼンの存在下でビスフェノールａ（ｂｐａ）を作製するプロセス Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含む触媒系を被毒することなく、ベンゼンの存在下でビスフェノールＡを作製するプロセスに関する。さらに、本発明は、ポリカーボネートを作製するプロセスを提供する。
Description
本発明は、ビスフェノールＡを作製するプロセス及びポリカーボネートを作製するプロセスに関する。
ビスフェノールＡ、すなわち、ＢＰＡは、ポリカーボネート又はエポキシ樹脂の製造において重要なモノマーである。ＢＰＡは、通常、パラ，パラ－ＢＰＡ（２，２－ビス（４－ヒドロキシフェノール）プロパン；ｐ，ｐ－ＢＰＡ）の形態で使用されるが、ＢＰＡの製造においては、オルト，オルト－ＢＰＡ（ｏ，ｏ－ＢＰＡ）及び／又はオルト，パラ－ＢＰＡ（ｏ，ｐ－ＢＰＡ）も形成され得る。ＢＰＡについて言及する場合、原則的には、パラ，パラ－ＢＰＡのことを指すが、少量のオルト，オルト－ＢＰＡ及び／又はオルト，パラ－ＢＰＡも含まれる。
現行の技術水準に従うと、ＢＰＡは、酸触媒の存在下で、フェノールとアセトンとを反応させて、ビスフェノールを得ることによって製造される。以前は、縮合反応の商業的なプロセスにおいて塩酸（ＨＣｌ）が使用されていた。現在では、ＢＰＡの製造のための不均一系連続プロセスがイオン交換樹脂触媒の存在下で使用されており、ここで、このイオン交換樹脂は、架橋した酸官能化ポリスチレン樹脂を含む。最も重要な樹脂は、スルホン酸基により架橋したポリスチレンである。特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４、又は非特許文献１に記載されているように、ジビニルベンゼンが架橋剤として最も使用されている。
高い選択性を達成するために、フェノールとアセトンとの反応を好適な助触媒の存在下で行うことができる。特許文献５及び特許文献６には、イオン交換触媒と、助触媒としてのメルカプトプロピオン酸又はメルカプタンとの存在下でビスフェノールＡを作製するプロセスが記載されている。触媒は時間とともに失活することが知られている。失活は、例えば、特許文献７、特許文献８、特許文献９に記載されている。製造プロセスの主な目的の１つは、触媒系の性能及び滞留時間を最大限にすることである。したがって、この目的に対応するために、潜在的な被毒物質、副生成物、抽出物（educts）の不純物等を特定する必要がある。
特許文献１０では、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含む特定の触媒系であって、助触媒がイオン交換樹脂触媒と化学的に結合している、触媒系の使用が教示されており、また、かかる特定の触媒系を使用したフェノールとケトンとの縮合反応を触媒するプロセスも教示されている。さらに、特許文献１０には、イオン交換樹脂触媒と化学的に結合していないバルク促進剤を利用せずに、フェノールとケトンとの縮合反応を触媒するプロセスが開示されている。
同様に、特許文献１１には、特定のカチオン性化合物によって変性した酸性イオン交換樹脂触媒の存在下でビスフェノールを作製するプロセスが記載されている。
特許文献１２には、抽出物におけるバイオ由来不純物の存在下でのバイオ由来フェノール及び／又はバイオ由来アセトンに基づくＢＰＡの製造が記載されている。この文献では、促進剤が結合したイオン交換樹脂触媒、つまり、助触媒が化学的に結合した（すなわち、イオン結合した）イオン交換樹脂触媒の使用について記載されている。この先行技術文献では触媒被毒については判断されていない。
ベンゼンは、原料アセトン中に存在し得る不純物の１つである。上述の通り、所望の反応においてあらゆる副反応、触媒の被毒等を回避するために、不純物を回避しようとする又は可能な限りその量を低減するのが通常である。（化石ベース又は潜在的にはバイオ由来のいずれであっても）原料アセトンからのベンゼンの除去には時間とお金がかかり、これにより、原料アセトンがより高価になる。最終的には、ビスフェノールＡ及びこのビスフェノールＡから調製される各ポリマーのコストが増加する。さらに、原料アセトンにおけるベンゼンの濃度は、供給元及びこれらの原料の精製プロセスによって変化する。これは、様々な原料品質に対応する必要があることを意味し（例えば、仕様が或る特定の閾値を超える場合は、別の精製工程を行う必要がある）、プロセス及び原料供給元の選択における柔軟性が低下する。
Chemistry and properties of crosslinked polymers, edited by Santokh S. Labana, Academic Press, New York 1977
よって、本発明は、フェノールとアセトンとの縮合を介して、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを作製するプロセスであって、従来技術のプロセスよりも経済的なプロセスを提供することを目的としていた。さらに、本発明は、フェノールとアセトンとの縮合を介して、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを作製するプロセスであって、原料アセトンの品質の選択において、より柔軟性が高い及び／又はより高い柔軟性を許容するプロセスを提供することを目的としていた。この柔軟性は、原料アセトンにおける不純物としてのベンゼンの濃度に対して提供されることが好ましい。
上述の課題の少なくとも１つ、好ましくはこれらの課題の全てが本発明によって解決された。驚くべきことに、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含む触媒系が、ベンゼンによる触媒被毒の影響を受けにくいことが分かった。さらに、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含み、硫黄含有助触媒の少なくとも一部がイオン交換樹脂触媒と共有結合もイオン結合もしていない（すなわち、化学的に結合していない）触媒系が、ベンゼンによる触媒被毒の影響を受けにくいことが分かった。さらに、通常、原料アセトンにおけるベンゼンの量は可能な限り低い。本発明の特定の触媒系はこの不純物によって影響を受けないため、触媒の寿命が短くなるリスクなく、より安価な原料アセトンを使用することができる。これにより、全体的なプロセスの費用効果がより高くなる。また、原料を精製するために必要なエネルギーがより小さくなるため、プロセスは環境保護的により有利になる。さらに、プロセスは、原料アセトンの品質の選択において、特に、これらの原料におけるベンゼンの濃度に対してより高い柔軟性を許容する。
したがって、本発明は、
（ａ）触媒系の存在下で、原料フェノールと原料アセトンとを縮合させる工程であって、該触媒系が、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含む、工程、
を含む、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを作製するプロセスであって、
工程（ａ）において存在するベンゼンの量が、原料アセトンの総重量に対して、１ｐｐｍ超であることを特徴とする、プロセスを提供する。
（ａ）触媒系の存在下で、原料フェノールと原料アセトンとを縮合させる工程であって、該触媒系が、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含む、工程、
を含む、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを作製するプロセスであって、
工程（ａ）において存在するベンゼンの量が、原料アセトンの総重量に対して、１ｐｐｍ超であることを特徴とする、プロセスを提供する。
本発明によると、「原料フェノール」及び／又は「原料アセトン」について言及する。「原料」という用語は、ＢＰＡを作製するプロセスにおいて適用された、特に添加された未反応の抽出物に対して使用される。特に、この用語は、（原料フェノールとして）反応に新たに添加されるフェノールと、ＢＰＡを作製するプロセスにおいてリサイクルしたフェノール（リサイクルフェノール）とを区別するために使用される。かかるリサイクルフェノールは、追加のベンゼンをプロセスに添加する可能性はない。（原料アセトンとして）反応に新たに添加されるアセトンと、ＢＰＡを作製するプロセスにおいてリサイクルしたアセトン（リサイクルアセトン）についても同様である。フェノール及び／又はアセトンについて言及する場合、特に明示しない限り、化学的化合物自体、又は原料フェノール及びリサイクルフェノールの両方及び／又は原料アセトン及びリサイクルアセトンの両方のいずれかの合計を意味することが好ましい。
ベンゼンは、ＢＰＡの反応の抽出物の１つである原料アセトンにおける不純物である。原料アセトンは、ベンゼン不純物を含有する場合がある。例えば、アセトンの製造経路は、Arpe, Hans-Juergen, Industrielle Organische Chemie, 6. Auflage, Januar 2007, Wiley-VCHに記載されている。
本発明のプロセスは、工程（ａ）において存在するベンゼンの量が、原料アセトンの総重量に対して、１ｐｐｍ超、好ましくは２ｐｐｍ超、より好ましくは３ｐｐｍ超、更に好ましくは４ｐｐｍ超、更に好ましくは５ｐｐｍ超、更に好ましくは６ｐｐｍ超、更に好ましくは７ｐｐｍ超、更に好ましくは８ｐｐｍ超、更に好ましくは９ｐｐｍ超、更に好ましくは１０ｐｐｍ超、更に好ましくは１１ｐｐｍ超、更に好ましくは１２ｐｐｍ超、更に好ましくは１３ｐｐｍ超、更に好ましくは１４ｐｐｍ超、更に好ましくは１５ｐｐｍ超、更に好ましくは２０ｐｐｍ超、更に好ましくは２５ｐｐｍ超、更に好ましくは５０ｐｐｍ超、更に好ましくは２５０ｐｐｍ超、最も好ましくは３００ｐｐｍ超であることを特徴とする。
さらに、工程（ａ）において存在するベンゼンの量が、原料アセトンの総重量に対して、１ｐｐｍ超、かつ、５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは４５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは４０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは３５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは３０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは２５００ｐｐｍ以下、最も好ましくは２０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。ここで提示した上限値を、上で提示した好ましい下限値と組み合わせることができることが理解される。原料アセトンにおけるベンゼンの量を求める方法は当業者に知られている。例えば、原料アセトンにおけるベンゼンの量は、ＡＳＴＭ Ｄ１１５４（現在は廃止されている）に従って求めることができる。
本発明によると、「ｐｐｍ」は、好ましくは重量部に対して言及されている。
本発明のプロセスは、ベンゼンがプロセス工程（ａ）全体を通して存在することを特徴とすることが好ましい。上述した通り、本発明によると、本発明の触媒系を使用する場合、ベンゼンはプロセス工程（ａ）で反応しないと考えられることが分かっている。これは、ベンゼンの一部がＢＰＡ中に依然として存在する可能性があることを意味する。しかしながら、プロセス工程（ａ）で得られた混合物からＢＰＡを得る際に、ベンゼンの大部分はＢＰＡから分離されると考えられることが分かった。プロセス工程（ａ）の開始時に存在するベンゼンに対して、好ましくは少なくとも２０重量％、より好ましくは少なくとも４０重量％、最も好ましくは少なくとも６０重量％が、プロセス工程（ａ）の完了時、好ましくは後述のプロセス工程（ｂ）の開始時にも存在する。
好ましくは、本発明のプロセスは、
（ｂ）工程（ａ）の後に得られた混合物を、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、又はパラ，パラ－ビスフェノールＡの少なくとも１つを含むビスフェノールＡ画分と、フェノール画分とに分離する工程であって、
フェノール画分は、未反応のフェノールとベンゼンとを含む、工程を追加的に含むことを特徴とする。
（ｂ）工程（ａ）の後に得られた混合物を、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、又はパラ，パラ－ビスフェノールＡの少なくとも１つを含むビスフェノールＡ画分と、フェノール画分とに分離する工程であって、
フェノール画分は、未反応のフェノールとベンゼンとを含む、工程を追加的に含むことを特徴とする。
ビスフェノールＡ画分は、生成物として回収するか、及び／又は更に精製することが好ましい。高純度のビスフェノールを提供するために、製造プロセスには幾つかのバリエーションが存在する。この高純度は、ポリカーボネートの製造におけるモノマーとしてのＢＰＡの使用において特に重要である。国際公開第０１７２６７７号には、ビスフェノールとフェノールとの付加物の結晶、及びこの結晶を製造し、最終的にビスフェノールを作製する方法が記載されている。付加物の結晶化によって、高純度のパラ，パラ－ＢＰＡを得ることができることが分かった。欧州特許出願公開第１９４４２８４号には、ビスフェノールを製造するプロセスであって、結晶化が連続懸濁結晶化装置を含む、プロセスが記載されている。ＢＰＡの純度に対する要求が高まっていること、及び開示された方法によって、９９．７％超の非常に純粋なＢＰＡを得ることができることが述べられている。国際公開第２００５０７５３９７号には、ビスフェノールＡを製造するプロセスであって、反応の際に生成する水を蒸留によって除去する、プロセスが記載されている。この方法によると、未反応のアセトンが回収され、リサイクルされ、経済的に有利なプロセスが得られる。
本発明のプロセスは、工程（ｂ）における分離を、結晶化法を用いて行うことを特徴とすることが好ましい。工程（ｂ）における分離を、少なくとも１つの連続懸濁結晶化装置を用いて行うことが更に好ましい。本発明によると、このプロセス工程（ｂ）によって、所望のＢＰＡからベンゼンの大部分を分離することができることが分かった。
母液サイクルを利用することが更に記載されていた。ＢＰＡは、反応後に、結晶化及び濾過によって溶媒から取り出す。母液は、典型的には、未反応のフェノールに溶解した５％～２０％のＢＰＡと副生成物とを含有する。さらに、反応の際に水が形成されるが、この水は脱水セクションにおいて母液から除去する。理論に縛られるものではないが、ＢＰＡから分離されたベンゼンの少なくとも一部はプロセス水中に見られると考えられる。これは、母液を脱水することによって、ベンゼンを本発明のプロセスから除去することが好ましいことを意味する。このような脱水は、例えば脱水カラムを使用することによって行うことができる。最終的に、ベンゼンは廃水中に存在すると考えられ、これは、次いで廃水ストリッパーで処理することができる。一方、ベンゼンはオフガスによって系から出る可能性もある。さらに、本発明によると、ベンゼンの蓄積は観察されなかった。これは、ベンゼンが確かに或る時点で系から出ていくと考えられることを意味する。
未反応のフェノールを含む画分は、更なる反応のためにリサイクルすることが好ましいが、これは、好ましくは、母液をリサイクルすることを意味する。この画分は、ＢＰＡを得るために、アセトンとの反応において未反応のフェノールとして再利用される。母液の流れは、常法に従い反応ユニットに再循環することが好ましい。
典型的には、母液中の副生成物は、例えば、ｏ，ｐ－ＢＰＡ、ｏ，ｏ－ＢＰＡ、置換インデン、ヒドロキシフェニルインダノール、ヒドロキシフェニルクロマン、置換キサンテン、及びより高縮合の化合物である。また、アセトンの自己縮合及び原料中の不純物との反応の結果として、アニソール、メシチルオキシド、メシチレン、及びジアセトンアルコール等の更なる二次化合物が形成される可能性がある。
母液のリサイクルにより、副生成物が循環流に蓄積し、触媒系の更なる失活につながる可能性がある。これは、触媒を長期間使用する場合、抽出物における初期不純物の影響と同様に、フェノールとアセトンとの反応又は不純物の１つの反応のいずれかからの反応自体で生じ得る副生成物の影響を考慮する必要があることを意味する。しかしながら、本発明によると、不純物としてのベンゼンは、系内に存在する他のいかなる化合物とも反応しないと考えられることが分かった。さらに、リサイクルした母液にも存在しないと考えられる。よって、未反応のフェノール又は未反応のアセトンのいずれのリサイクルによっても、ベンゼンの蓄積はほぼ予想されない。
更に好ましくは、本発明によるプロセスは、
（ｃ）工程（ｂ）において得られたフェノール画分の少なくとも一部を、工程（ａ）において抽出物として使用する追加の工程を含むことを特徴とする。
（ｃ）工程（ｂ）において得られたフェノール画分の少なくとも一部を、工程（ａ）において抽出物として使用する追加の工程を含むことを特徴とする。
フェノール画分の上記一部が、最大５重量％、より好ましくは最大３重量％、最も好ましくは最大１重量％のベンゼンを含むことが更に好ましい。ここで、ベンゼンの重量パーセントは、原料アセトン中に存在するベンゼンと比較した場合のベンゼンの上記一部について言及している。
導入されたベンゼン、工程（ａ）において形成される副生成物及び／又は不純物の蓄積を回避するために、系には幾つかの選択肢が存在する。選択肢としては、特に、パージ流、廃水、オフガス及び生成物としてのＢＰＡ自体が挙げられる。１つは、例えば、母液の一部を排出するパージ流である。別のアプローチは、固液分離後並びに水及び残留アセトンの除去の前又は後に、循環流の全量の一部を、例えば、酸イオン交換体を充填した転位ユニットを通過させることを含む。この転位ユニットでは、ＢＰＡの調製からの副生成物の一部が異性化されて、ｐ，ｐ－ＢＰＡが得られる。工程（ｂ）において得られたフェノール画分の少なくとも一部を、工程（ａ）において抽出物として使用し、この流れの少なくとも一部をパージすることが好ましい。工程（ｂ）において得られたフェノール画分の５０体積％超を、工程（ａ）において抽出物として使用することが好ましい（ここで、体積％は、フェノール画分の総体積に対するものである）。
本発明によると、イオン交換樹脂と硫黄含有助触媒とを含む触媒系を使用する。これらの触媒系は当業者に知られている。特に、２つの異なる種類の触媒系が存在する。一方は、主に「促進触媒」と言われるもので、もう一方は主に「非促進触媒」と言われるものである。促進触媒は、イオン交換樹脂の一部と結合した助触媒を含む。この結合は、本来、イオン結合又は共有結合のいずれかである。かかる促進触媒系の例は、例えば、特許文献１０、米国特許出願公開第２００４／０１９２９７５号、特許文献１２又は米国特許第５，４１４，１５１号に記載されている。一方、「非促進触媒」系においては、典型的には、助触媒はイオン交換樹脂と結合していない。
本発明のプロセスにおいて使用することができるイオン交換樹脂は当業者に知られている。イオン交換樹脂は、好ましくは、酸性イオン交換樹脂である。かかるイオン交換樹脂は、２％～２０％、好ましくは３％～１０％、最も好ましくは３．５％～５．５％の架橋を有することができる。酸性イオン交換樹脂は、好ましくは、スルホン化スチレンジビニルベンゼン樹脂、スルホン化スチレン樹脂、フェノールホルムアルデヒドスルホン酸樹脂、及びベンゼンホルムアルデヒドスルホン酸からなる群より選択することができる。さらに、イオン交換樹脂は、スルホン酸基を含有することができる。触媒床は、固定床又は流動床のいずれかとすることができる。
さらに、本発明の触媒系は硫黄含有助触媒を含む。硫黄含有助触媒は、１つの物質、又は少なくとも２つの物質の混合物とすることができる。好ましくは、硫黄含有助触媒は、メルカプトプロピオン酸、硫化水素、エチルスルフィド等のアルキルスルフィド、メルカプトアルキルピリジン、メルカプトアルキルアミン、チアゾリジン、アミノチオフェノール、及びこれらの混合物からなる群より選択される。促進触媒の場合、硫黄含有助触媒は、３－メルカプトメチルピリジン、３－（２－メルカプトエチル）ピリジン及び４－（２－メルカプトエチル）ピリジン等のメルカプトアルキルピリジン；２－メルカプトエチルアミン、３－メルカプトプロピルアミン及び４－メルカプトブチルアミン等のメルカプトアルキルアミン；チアゾリジン、２－２－ジメチルチアゾリジン、２－メチル－２－フェニルチアゾリジン及び３－メチルチアゾリジン等のチアゾリジン；４－メチルチオフェノール等のアミノチオフェノール、並びにこれらの混合物から選択されることが好ましい。非促進触媒の場合、硫黄含有助触媒は、メルカプトプロピオン酸、硫化水素、エチルスルフィド等のアルキルスルフィド、及びこれらの混合物からなる群より選択される。本発明によると、非促進触媒系を使用することが好ましい。これは、触媒系において、プロセス工程（ａ）の開始時に、硫黄含有助触媒の少なくとも一部、好ましくは少なくとも７５モル％がイオン交換樹脂触媒と共有結合もイオン結合もしていないことが好ましいことを意味する。
この場合、この助触媒は、プロセス工程（ａ）の反応溶液に溶解させることが好ましい。助触媒は、プロセス工程（ａ）の反応溶液に均一に溶解させることが更に好ましい。本発明のプロセスは、硫黄含有助触媒が、メルカプトプロピオン酸、硫化水素、エチルスルフィド等のアルキルスルフィド、及びこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とすることが好ましい。最も好ましくは、硫黄含有助触媒は３－メルカプトプロピオン酸である。
本発明の触媒系は、硫黄含有助触媒を含み、硫黄含有助触媒の全てが、イオン交換樹脂触媒と共有結合もイオン結合もしていないことが好ましい。これは、好ましくは、硫黄含有助触媒の全てをプロセス工程（ａ）に添加することを意味する。本発明によると、「化学的に結合していない」又は「共有結合もイオン結合もしていない」という表現は、プロセス工程（ａ）の開始時に、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒との間に共有結合もイオン結合も存在しない触媒系を指す。ただし、これは、硫黄含有助触媒の少なくとも一部が、イオン結合又は共有結合を介して不均一系触媒マトリックスに固定される可能性があることを意味するものではない。いずれにしても、プロセス工程（ａ）の開始時に、硫黄含有助触媒のそのようなイオン結合又は共有結合は存在せず、それらが仮に形成されるとしても、時間とともに形成されていく。したがって、硫黄含有助触媒をプロセス工程（ａ）に添加することが好ましい。「添加」という用語は、アクティブなプロセス工程を表す。これは、上述のように、助触媒をプロセス工程（ａ）の反応溶液に溶解させることが好ましいことを意味する。追加的に、助触媒は、別の任意のプロセス工程で添加してもよく、又はプロセス工程（ａ）で２回以上添加してもよい。さらに、硫黄含有助触媒の大部分がイオン交換樹脂触媒と共有結合もイオン結合もしていないことが好ましい。これは、硫黄含有助触媒の少なくとも７５モル％、更に好ましくは少なくとも８０モル％、最も好ましくは少なくとも９０モル％がイオン交換樹脂触媒と化学的に結合していないことを意味する。ここで、モル％は、プロセス工程（ａ）において存在する助触媒の合計に関連する。
ベンゼンは、原料アセトンに共通する不純物であるため、工程（ａ）において存在するベンゼンは、原料アセトン中の不純物としてプロセス工程（ａ）に導入されるものであることが好ましい。このような状況ではあるが、ベンゼンの少なくとも一部は、別の理由により、プロセス工程（ａ）において存在し得る。
本発明によると、プロセス工程（ａ）において使用する原料フェノール及び／又は原料アセトンをバイオベースとすることができる。
本発明に従って使用する場合、「バイオ由来」又は「バイオベース」という用語は、現在再生可能な資源から得られる（原料）フェノール及び／又は（原料）アセトンを指す。特に、この用語は、化石燃料由来のフェノールとは対極のものとして使用される。化石燃料材料においては同位体炭素Ｃ１４の相対量がより少ないため、原料がバイオベースであるかどうかは、炭素同位体レベルの測定によって確認することができる。例えば、ＡＳＴＭ Ｄ６８６６－１８（２０１８）又はＩＳＯ１６６２０－１～－５（２０１５）に従って行うことができるこのような測定は当業者に知られている。
別の態様において、本発明は、
（ｉ）任意の実施の形態又は好ましい実施の形態において、本発明のプロセスによるオルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを得る工程と、
（ｉｉ）ポリカーボネートを得るために、工程（ｉ）において得られたオルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを、任意で少なくとも１つの更なるモノマーの存在下で重合する工程と、
を含むポリカーボネートを作製するプロセスを提供する。
（ｉ）任意の実施の形態又は好ましい実施の形態において、本発明のプロセスによるオルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを得る工程と、
（ｉｉ）ポリカーボネートを得るために、工程（ｉ）において得られたオルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを、任意で少なくとも１つの更なるモノマーの存在下で重合する工程と、
を含むポリカーボネートを作製するプロセスを提供する。
上で説明したように、本発明のオルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを製造するプロセスは、より経済的及び／又は環境保護的な方法で得ることができるＢＰＡを提供する。したがって、本発明によるプロセスで得られたこのＢＰＡを使用すると、本発明によるポリカーボネートを作製するプロセスも、より経済的及び／又は環境保護的となる。
反応工程（ｉｉ）は当業者に知られている。ポリカーボネートは、既知の方法で、ＢＰＡと、炭酸誘導体と、任意の連鎖停止剤と、任意の分岐剤とから、相間ホスゲン化又は溶融エステル交換によって調製することができる。
相間ホスゲン化においては、アルカリ性水溶液と、有機溶媒と、触媒、好ましくはアミン化合物とを含む二相混合物において、ビスフェノール及び任意の分岐剤をアルカリ性水溶液に溶解し、任意で溶媒に溶解させたホスゲン等の炭酸源と反応させる。反応手順は、複数の段階で行うこともできる。ポリカーボネートを作製するかかるプロセスは、例えば、H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 page 33 et seq.及びPolymer Reviews, Vol. 10, "Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods", Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, chapter VIII, page 325において、原理上は界面プロセスとして知られているため、基本的な条件は当業者によく知られている。
代替的には、ポリカーボネートは、溶融エステル交換プロセスによって調製することもできる。溶融エステル交換プロセスは、例えば、高分子科学辞典、１０巻（１９６９）、Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, H. Schnell, Vol, 9, John Wiley and Sons, Inc. (1964)、及び独国特許出願公開第１０３１５１２号に記載されている。溶融エステル交換プロセスでは、界面プロセスにおいて既に記載された芳香族ジヒドロキシ化合物が、好適な触媒及び任意の更なる添加剤の援助により、溶融物中で炭酸ジエステルによってエステル交換される。
本発明によると、プロセス工程（ｂ）において結晶化法を使用する場合には、ポリカーボネートを作製するプロセスにおいて、ベンゼンの量を低減するために、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを精製する更なる又は追加の工程は必要ではないことが分かった。これにより、本発明によるポリカーボネートを作製するプロセスが非常に単純になる。より安価なＢＰＡ作製用原料を使用することができ、ベンゼンはＢＰＡ中に蓄積しないと考えられるため、既存のプロセスに更なる変更（例えば、更なる精製）を加えずにこのＢＰＡを使用することができる。
実施例で使用した材料は以下の通りである：
カラム反応器は、１５０ｇのフェノール湿式触媒を備えていた（反応器におけるフェノール湿式触媒の量：２１０ｍｌ～２３０ｍｌ）。カラム反応器を６０℃に加熱した（反応中の触媒床温度：６３℃）。フェノールと、アセトン（３．９重量％）と、ＭＥＰＡ（フェノールとアセトンとの質量の合計に対して１６０ｐｐｍ）との混合物を調製し、６０℃に加温した。この混合物を４５ｇ／時の流速でカラム反応器に圧入した。カラム反応器はサンプリングポイントを下部に有していた。サンプリングポイントの開口部を使用して、反応中に様々な試料を採取した。サンプリング時間は１時間とし、１時間ごとに採取する試料の量は４５ｇとした。
初回のラン（run）（標準ラン）を５２時間行った。４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後のそれぞれで、試料を採取し、ＧＣで分析した。
２回目のラン（不純物ラン）を５２時間行った。２回目のランの開始時に、（フェノールとアセトンとの質量の合計に対して）約２０００ｐｐｍのベンゼンを反応系に投与した。４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後のそれぞれで、試料を採取し、ＧＣで分析した。その後、アセトンと、フェノールと、ＭＥＰＡとの新たな混合物を使用して、３回目のラン（標準ラン）を５２時間行った。４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後のそれぞれで、シリンジを介して試料を採取し、ＧＣで分析した。次いで、４回目のラン（不純物ラン）を５２時間行った。４回目のランの開始時に、（フェノールとアセトンとの質量の合計に対して）約２０００ｐｐｍのベンゼンを反応系に投与した。４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後のそれぞれで、試料を採取し、ＧＣで分析した。最後に、５回目のラン（標準ラン）を５２時間行った。４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後のそれぞれで、試料を採取し、ＧＣで分析した。
メタノールのガスクロマトグラフィー（ＧＣ）は、５０ｍ×０．２５ｍｍ×０．２５μｍのサイズのＡｇｉｌｅｎｔ Ｊ＆Ｗ ＶＦ－１ＭＳカラム（１００％ジメチルポリシロキサン）を使用して、６０℃で０．１０分間保持し、１２℃／分で３２０℃まで加熱し、この温度で１０．００分間保持する温度プロファイルを用いて、３００℃で、１０／１のスプリットで１μｌの試料を注入して行った。ここで、流量は１８．３ｐｓｉ（１．２６ｂａｒ）の初期圧力で２ｍｌ／分である。
ベンゼンのガスクロマトグラフィー（ＧＣ）は、５０ｍ×０．２５ｍｍ×０．２５μｍのサイズのＡｇｉｌｅｎｔ Ｊ＆Ｗ ＶＦ－１ＭＳカラム（１００％ジメチルポリシロキサン）を使用して、８０℃で０．１０分間保持し、１２℃／分で３２０℃まで加熱し、この温度で１０．００分間保持する温度プロファイルを用いて、３００℃で、１０／１のスプリットで１μｌの試料を注入して行った。ここで、流量は１８．３ｐｓｉ（１．２６ｂａｒ）の初期圧力で２ｍｌ／分である。標準ランは、触媒及び助触媒の存在下での、アセトンとフェノールとのＢＰＡを形成する反応を表している。標準ランから、各エラーバーを含めたアセトン変換率を推定することができる。この変換率は、不純物が触媒の失活に影響するかどうかを評価するためのベースラインを表すものであった。３回目及び５回目の標準ランにおけるアセトン変換率を、初回の標準ランの値と比較して、触媒に対するベンゼンの効果を求めた。アセトン変換率がこの変換率より低い場合、ベンゼンがＢＰＡ触媒に影響することが示される。この種の評価が触媒被毒の決定に使用することができることを示すために、不純物としてメタノールを使用して参照ランを行った。メタノールは、例えば米国特許第８，１４３，４５６号に記載されているが、ＢＰＡプロセスにおける触媒に対する既知の被毒物質であることが現行の技術水準から知られている。それぞれ得られた結果を表１に示す。表に示す値は、各ランの際（４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後）に採取した４つの試料から得られた平均値である。
表１から明確に分かるように、初回、３回目、及び５回目の各標準ランにおいて、アセトン変換率が低下した。これは、触媒がメタノールによって被毒され、触媒活性を低下させる不可逆反応のために変換率を回復することができないことを意味する。
以下の表に、不純物としてのベンゼンに対する初回のラン（標準ラン）、２回目のラン（不純物ラン）、３回目のラン（標準ラン）、４回目のラン（不純物ラン）、及び５回目のラン（標準ラン）の結果を示す。表に示す値は、各ランの際（４８時間後、４９時間後、５０時間後、及び５１時間後）に採取した４つの試料から得られた平均値である。
ランの実行後、ＧＣによって新たな未知の化合物は検出されなかった。よって、全てのベンゼンが反応器を通過し、ほとんど反応しないと考えられる。
表２の結果から分かるように、フェノールとアセトンとのパラ，パラ－ＢＰＡへの反応におけるベンゼンの添加は、初回、３回目及び５回目の標準ランにおけるアセトン変換率の低下をほとんど引き起こさない。これは、使用した触媒系にとって、ベンゼンが被毒物質ではないことを意味する。この効果は、各不純物ラン後に分かる。さらに、ベンゼンはこの系において全く反応しないと考えられると結論付けることができる。
Claims (9)
- （ａ）触媒系の存在下で、原料フェノールと原料アセトンとを縮合させる工程であって、該触媒系が、イオン交換樹脂触媒と硫黄含有助触媒とを含む、工程、
を含む、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを作製するプロセスであって、
工程（ａ）において存在するベンゼンの量が、前記原料アセトンの総重量に対して、１ｐｐｍ超であることを特徴とする、プロセス。 - 前記触媒系において、プロセス工程（ａ）の開始時に、前記硫黄含有助触媒の少なくとも一部、好ましくは少なくとも７５モル％が前記イオン交換樹脂触媒と共有結合もイオン結合もしていないことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
- 工程（ａ）において存在するベンゼンの量が、前記原料フェノールの総質量に対して、１ｐｐｍ超、かつ、５０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプロセス。
- （ｂ）工程（ａ）の後に得られた混合物を、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ又はパラ，パラ－ビスフェノールＡの少なくとも１つを含むビスフェノールＡ画分と、フェノール画分とに分離する工程であって、
前記フェノール画分が、未反応のフェノールとベンゼンとを含む、工程を追加的に含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のプロセス。 - 工程（ｂ）における前記分離を、結晶化法を用いて行うことを特徴とする、請求項４に記載のプロセス。
- （ｃ）工程（ｂ）において得られた前記フェノール画分の少なくとも一部を、工程（ａ）において抽出物として使用する追加の工程を含むことを特徴とする、請求項４又は５に記載のプロセス。
- 前記硫黄含有助触媒が、メルカプトプロピオン酸、硫化水素、エチルスルフィド等のアルキルスルフィド、メルカプトアルキルピリジン、メルカプトアルキルアミン、チアゾリジン、アミノチオフェノール、及びこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のプロセス。
- 工程（ａ）において存在する前記ベンゼンは、前記原料アセトンにおける不純物として、前記プロセス工程（ａ）に導入されるものであることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のプロセス。
- （ｉ）請求項１～８のいずれか一項に記載のプロセスに従って、オルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを得る工程と、
（ｉｉ）ポリカーボネートを得るために、工程（ｉ）において得られたオルト，パラ－ビスフェノールＡ、オルト，オルト－ビスフェノールＡ、及び／又はパラ，パラ－ビスフェノールＡを、任意で少なくとも１つの更なるモノマーの存在下で重合する工程と、
を含むポリカーボネートを作製するプロセス。
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