JP5148812B2 - ビスフェノール類の製造方法 - Google Patents
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反応原料は、フェノール類及びホルムアルデヒド類である。この反応原料を、塩基触媒を使用してヒドロキシベンジルアルコールを生成させ、ヒドロキシベンジルアルコールを含む液を、酸性触媒を使用してビスフェノールFを生成させる。以下、ヒドロキシベンジルアルコールを生成させる反応を第1の反応、ビスフェノールFを生成させる反応を第2の反応ということがある。
上記のように、本発明でいうフェノールとホルムアルデヒドは、その誘導体を含む場合があるが、理解を容易にするため、誤解の生じない範囲で、フェノール類とホルムアルデヒド類をフェノールとホルムアルデヒドということがあり、ビス(ヒドロキシフェニル)メタン類をビスフェノールFで代表させることがある。
第2の反応は、迅速且つ均一な混合を行い、基質を一斉に反応させることが重要であるので、第1液と第2液の混合が急速に行われる装置を使用する。かかる装置は、反応原料として供給する2液の少なくとも1つが、幅1〜500μmの複数の微小流路から混合空間に供給され、且つ2液の流路の中心軸が1点で交差するような構造のものである。
図1は、原料液の流れ及び混合を模式的に示す図面である。矢印で示すように、2種の液体A及びBが、それぞれ供給チャンネル12、供給チャンネル18を経由して流れ、その後、液体Aは分岐点14にて分割されてサブチャンネル16及び16'を経由して、混合空間10に供給される。液体Bは、供給チャンネル18を経由したまま、分割されることなく混合空間10に供給される。
図2は、装置100を構成する3つのパーツを分解した様子を示す斜視図である。供給部102では、液体A、Bが、断面が矩形の環状チャンネル108及び110に到るボア112及び114より供給される。合流部104では、環状チャンネルの周方向で等間隔に配置された貫通ボア116、118を経由して、液体A、Bは4つに分割されたサブチャンネル124及び126から中心128に向かって流入する。言うまでも無く、サブチャンネル124の中心軸とサブチャンネル126の中心軸は、中心128にて交差しており、合流した液体Cは、ボア130を経由して装置外部に排出される。
環状チャンネル108の断面形状、幅、深さ、直径:矩形断面、1.5mm、1.5mm、25mm
環状チャンネル110の断面形状、幅、深さ、直径:矩形断面、1.5mm、1.5mm、20mm
ボア112の直径、長さ1.5mm、10mm(円形断面)
ボア114の直径、長さ1.5mm、10mm(円形断面)
ボア132の直径、長さ1.5mm、10mm(円形断面)
ボア116の直径、長さ0.5mm、4mm(円形断面)
ボア118の直径、長さ0.5mm、4mm(円形断面)
ボア134の直径、長さ0.5mm、4mm(円形断面)
マイクロチャンネル124の断面形状、幅、深さ、長さ:矩形断面、200μm、200μm、12.5mm
マイクロチャンネル126の断面形状、幅、深さ、長さ:矩形断面、200μm、200μm、10mm
ボア130の直径、長さ:1mm、10mm(円形断面)
200mlナスフラスコに、フェノール80g(0.850mol)と94%パラホルムアルデヒド3.6g(0.11mol)を加え、90℃の油浴中で加熱撹拌しパラホルムアルデヒドを溶解させた。これに、2N水酸化ナトリウム水溶液1ml(0.002mol)を加え、10分間撹拌し、反応を終了させ、A液を得た。分析の結果、ホルムアルデヒド転化率は99.5%、o‐ヒドロキシベンジルアルコールとp‐ヒドロキシベンジルアルコールの収率は各々72.0%と27.1%であった。同様にフェノール80g(0.85mol)に、パラトルエンスルホン酸一水和物3.42g(0.018mol)を加え、80℃の水浴中で加熱撹拌し、パラトルエンスルホン酸一水和物を溶解させたものをB液とした。
A液、B液の各入り口上流側に50cmのステンレス管(外径1.6mm、内径1.0mm)をらせ
ん状に巻いた予熱部を備えた図2に示す装置を油浴中に浸漬し、これに原料液A、B液を、ともに9.0ml/分で流した。混合器の出口後部に装備した30cmのテフロン(登録商標)管(外径1.6mm、内径1.0mm)を油浴中に浸し、反応部とした。反応温度は110℃であった。生成物は急速に冷却し反応を停止したのち、分析した。ホルムアルデヒド転化率及び2核体含有率は表1に示した。
300mlナスフラスコに、フェノール175.5g(1.865mol)と94%パラホルムアルデヒド4.24g(0.133mol)を加え、90℃の油浴中で加熱撹拌しパラホルムアルデヒドを溶解させた。これに、2N水酸化ナトリウム水溶液3.6ml(0.007mol)を加え、10分間撹拌し、反応を終了させ、A液を得た。分析の結果、ホルムアルデヒド転化率は99.8%、o‐ヒドロキシベンジルアルコールとp‐ヒドロキシベンジルアルコールの収率は各々72.2%と27.2%であった。
50mlナスフラスコに、フェノール12.5g(0.133mol)とパラトルエンスルホン酸一水和物5.22g(0.027mol)を加え、80℃の水浴中で加熱撹拌し、パラトルエンスルホン酸一水和物を溶解させたものをB液とした。
このA液、B液を使用し、各々14.0ml/分、1.0ml/分で流した他は、実施例1と同様にして反応を行った。
300mlナスフラスコに、フェノール175.5g(1.865mol)、94%パラホルムアルデヒド4.24g(0.13mol)を加え、90℃の油浴中で加熱撹拌しパラホルムアルデヒドを溶解させた。これに、2N水酸化ナトリウム水溶液3.6ml(0.007mol)を加え、10分間撹拌し、反応を終了させ、A液を得た。分析の結果、ホルムアルデヒド転化率は99.8%、o‐ヒドロキシベンジルアルコールとp‐ヒドロキシベンジルアルコールの収率は各々72.2%と27.2%であった。
50mlナスフラスコに、フェノール12.5g(0.13mol)とパラトルエンスルホン酸一水和物5.22g(0.027mol)を加え、80℃の水浴中で加熱撹拌し、パラトルエンスルホン酸一水和物を溶解させたものをB液とした。
図3に示す装置を使用し、このA液、B液を各々14.0ml/分、1.0ml/分で流した他は、実施例1と同様にして反応を行った。
200mlのバッフル付きセパラブルフラスコに、フェノール120g(1.275mol)、94%パラホルムアルデヒド2.71g(0.085mol)を入れ、油浴中で加熱、タービン翼(回転数600rpm)で撹拌した。内温は90℃であった。パラホルムアルデヒドが完全に溶解したのち、2N水酸化ナトリウム水溶液0.75ml(0.0015mol)を加え、更に10分間撹拌を続け、第1の反応を終了させた。分析の結果、ホルムアルデヒド転化率は99.5%、o‐ヒドロキシベンジルアルコールとp‐ヒドロキシベンジルアルコールの収率は各々72.0%と27.1%であった。引き続いて、パラトルエンスルホン酸一水和物2.57g(0.0135mol)を加え、加熱撹拌を30分間継続し、第2の反応を終了し、内容物を分析した。
図2に示した装置に替えて、流路幅800μmの流路を有する図4に示すPEEK製T字流路ミキサーを用いた以外は、すべて実施例1と同じ反応を行った。
分析結果をまとめて表1に示す。
Claims (5)
- フェノール類とホルムアルデヒド類を縮合させてビス(ヒドロキシフェニル)メタン類を製造する方法において、フェノール類とホルムアルデヒド類を塩基触媒の存在下にて、フェノール類/ホルムアルデヒド類のモル比が2〜30で、40〜100℃で反応し、生成したヒドロキシベンジルアルコールを含む第1液と酸触媒を含む第2液からなる2つの液の内、少なくとも1つの液を幅1〜500μmの複数の微小流路から線速度1m/sec以上で、且つ2つの液を流路の中心軸(混合空間に流入する液の質量中心の移動方向に沿った軸の中心軸である)が1点で交差する流路から混合空間に供給し、第1液と第2液を混合し、酸性条件下、50〜170℃で反応させることを特徴とするビス(ヒドロキシフェニル)メタン類の製造方法。
- 塩基触媒の存在下の反応生成物が、連続して酸性条件下の反応へ供されることを特徴とする請求項1に記載のビス(ヒドロキシフェニル)メタン類の製造方法。
- 2液を供給する少なくとも1つの流路が、途中で分岐して複数の流路を形成し、混合空間に供給される請求項1又は2に記載のビス(ヒドロキシフェニル)メタン類の製造方法。
- 分岐した複数の流路が同じ断面形状を有する請求項3に記載のビス(ヒドロキシフェニル)メタン類の製造方法。
- 微小流路及び混合空間を有する装置が、マイクロミキサである請求項1〜4のいずれかに記載のビス(ヒドロキシフェニル)メタン類の製造方法。
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