HK1048108A - 生产羧酸二芳基酯的连续方法 - Google Patents

Description

生产羧酸二芳基酯的连续方法

                    发明领域

本发明涉及一种采用连续二步骤过程生产羧酸二芳基酯的方法，其中羧酸二芳基酯是在碱存在下，在相边界及低反应温度下，通过一元酚与光气在惰性溶剂中反应生产的，在每一步骤中，反应的pH都维持在很窄的范围内。

                      发明概述

本发明公开一种用于连续生产碳酸二芳基酯的界面边界方法的改进。在碱性溶液和氮碱催化剂存在下，使一元酚在惰性溶剂中发生反应的方法，是分二步骤进行的。在第一步中，光气、惰性溶剂和酚在溶液中结合，形成一种材料体系，在第二步中，完成生成碳酸二芳基酯的反应。这种改进包括，在第一步中维持pH 11.0-12.0，温度＜40℃，在第二步中维持pH 7.5-10.5，温度＜50℃。

                       发明背景

在文献中，例如在H.Schnell所著聚碳酸酯的化学和物理学，聚合物评论(Polymer Reviews)，第9卷，John Wiley and Sons有限责任公司(1964)，50/51页中，基本上说明了利用相边界过程生产羧酸二芳基酯的方法，美国专利4 016 190叙述了一种在温度＞65℃下生产羧酸二芳基酯的方法。在这种方法中，首先将pH调节到低值(pH 8-9)，然后再调节到高值(10-11)。

然而，在这种已知的方法中，所得的产品纯度还有待改进，这就需要费钱的纯化操作。另一个问题是，在这种方法的废水中残留的酚含量高，这会污染环境，并造成污水处理厂增加污水处理的问题。此外，在工业上大规模生产的如二芳基碳酸酯类的产品的产率还有待改进。

因此，本发明的目的是，从上述的现有技术出发，提供一种以高产率生产高纯度产品的方法，以降低产品的纯化费用。本发明的目的还在于降低废水的有机物含量，以便减少环境污染和减少废水处理厂的废水处理问题。

                    本发明详述

现已意外地发现，在碱存在下，在相的边界及低反应温度下通过一元酚和光气在惰性溶剂中反应连续生产羧酸二芳基酯的过程中，第一步的反应pH为11-12，第二步的反应pH为7.5-10.5，由此获得了高光气产率、高转化率、和高产品纯度，而废水中残留的酚也达到较低的水平。因此，与现有技术不同，可直接从反应中获得高纯度的产品。因而大大地简化了随后的纯化过程。

此外，残留的酚含量低，有助于减少环境污染和减少废水处理厂的废水处理问题。

所采用的碱可以是碱的水溶液(Na、K、Li或Ca的氢氧化物)。优选氢氧化纳水溶液，在根据本发明的方法中，优选采用20-55重量％的水溶液，最优选30-50重量％。

可以以液体、气体的形式，或以溶解在惰性溶剂中的形式使用光气。

适合用于反应的一元酚，是通式(I)的酚类：

    (I)式中R是氢、特丁基、卤素、或支链或非支链的C₈和/或C₉烷基。

因此通式(I)的化合物的实例包括酚本身，烷基酚如甲酚、对-特丁基酚、对-枯基酚、对-正辛基酚、对-异辛基酚、对-壬基酚和对-异壬基酚，和卤代酚如对-氯酚、2，4-二氯酚、对-溴酚、和2，4，6-三溴酚。酚是优选的。

在本方法中采用的惰性有机溶剂的实例包括二氯甲烷、甲苯、各种二氯乙烷和氯丙烷化合物、氯苯和氯甲苯。优选采用二氯甲烷。

该反应是连续进行的，优选采用没有明显反混的柱塞流方式进行。例如，该反应可在管状反应器中进行。例如，可以通过安装的管内挡板、静态混合器、和/或泵，将二相(水相和有机相)彻底地混合。

在本发明的连续方法的第一步骤中，由包含光气、惰性溶剂、和酚的原料一起引发反应成分之间的反应，优选首先采用惰性溶剂作为光气的溶剂，并优选预先将酚溶解在碱的水溶液中。在根据本发明的连续方法中，在第一步中的停留时间为2-300秒，优选4-200秒。通过碱的水溶液/酚/光气的比例调节第一步的pH，使pH为11.0-12.0，优选11.2-11.8，最优选11.4-11.6。通过冷却维持第一步的反应温度＜40℃，优选＜35℃。

在本发明的连续方法的第二步骤中，完成生成羧酸二芳基酯的反应。在根据本发明方法的第二步中，停留时间为1分-2小时，优选2分-1小时，最优选3-30分。根据本发明方法的第二步，是通过持续监测pH(连续过程的pH优选采用已知方法进行在线监测)和通过加入碱的水溶液适当地调节pH进行控制。调节加入的碱性水溶液量，使该方法第二步的pH为7.5-10.5，优选8-9.5，最优选8.2-9.3。通过冷却，维持第二步的反应温度＜50℃，优选＜40℃，最优选＜35℃。

然而，本申请中给出的一般或优选的参数可任意互相组合，也就是说，可将一般和优选的参数组合。

其次，根据本发明方法的水相包含＜250ppm的酚，优选＜150ppm，更优选＜100ppm，最优选＜50ppm。

在根据本发明的方法中，根据酚计算，光气与酚的比例为1.01-1.15mol％，优选1.05-1.12mol％。混入溶剂，按溶液的重量％计算，使反应后羧酸二苯基酯溶液的浓度为5-60重量％，优选20-45重量％。

该反应可采用如叔胺、N-烷基哌啶或鎓盐等催化剂加速。优选采用三丁基胺、三乙基胺和N-乙基哌啶。根据所采用的酚计算，催化剂浓度为0.0001-0.1mol。

在本申请中，应将鎓盐理解成如NR₄X一类的化合物，其中R可以是烷基和/或芳基，和/或H原子，X是阴离子。

在反应后，通常采用含水的液体洗涤包含羧酸二芳基酯的有机相，在每次洗涤操作后，尽可能地将有机相与水相分离。优选采用无离子水进行洗涤。在洗涤和分离洗涤液之后，羧酸二芳基酯溶液通常是不透明的。采用含水的液体，例如采用HCl或H₃PO₄等稀无机酸，作为分离催化剂的洗涤液，采用无离子水作为进一步纯化的洗涤液。例如，在洗涤液中HCl或H₃PO₄的浓度可达0.5-1.0重量％。例如，优选洗涤二次有机相。

可以采用基本上已知的分离容器、相分离器、离心机或聚结器，甚至也可采用这些设备的组合，作为洗涤液与有机相分离的相分离设备。

在不考虑有待分离的溶剂的条件下，以这种方法出人意外地获得＞99.85％高纯度(采用GC测定)的羧酸二芳基酯。

蒸发掉溶剂，以获得高纯度的羧酸双酯。蒸发可采用多步蒸发进行，例如采用一个或多个蒸馏塔串联，在其中使溶剂与羧酸二芳基酯分离。

这些纯化步骤可以连续地进行，例如在蒸馏过程中，使底部温度＞150-310℃，优选＞160-230℃。进行所述蒸馏所需的压力，为1-1000mbar，优选5-100mbar。

这些羧酸双酯的特性是它们的纯度特别高(采用GC测定＞99.95％)，而且具有极其优良的酯交换性能，所以可以生产质量优良的聚碳酸酯。

从文献中已经获悉，羧酸二芳基酯在采用熔融酯交换方法中生产芳香族低聚-/聚合碳酸酯的应用，例如以前在聚合物科学大全(Encyclopedia of Polymer Science)，第10卷(1969)中、在H.Schnell所著聚碳酸酯的化学和物理学，聚合物评论，第9卷、JohnWiley and Sons有限责任公司(1964)中、和在美国专利5 340 905中已有叙述。

采用下面的实施例说明而不是限制本发明。

实施例

实施例1

在立式冷却的管状反应器中，使包含103kg/h无离子水、42.2kg/h的50％NaOH和48.3kg/h酚的混合物与包含86.2kg/h二氯甲烷和27.5kg/h光气(相对酚过量8mol％)的溶液连续地混合。将反应混合物冷却到温度33℃，在平均停留时间15秒后，测定pH为11.5。然后在过程的第二步中，在所述的反应混合物中加入5.4kg/h的50％的NaOH，使在另外5分钟停留时间之后，在第二步反应中的pH为8.5。在这个连续进行的反应中，加入速率发生的任何波动，在每一种情况下都通过调节加入NaOH的速率来补偿。在过程的第二步中，使反应混合物通过一个装有缩颈的管道，连续地混合反应混合物。在重新加入NaOH以后，通过冷却将反应温度调节到30℃。在略微呈碱性的水相中包含20ppm的酚。DPC的产率相当高，即根据酚计算，达到99.998％。在有机相与水相分离之后，采用0.6％的HCL和水洗涤产品，在最后的相分离之后，通过蒸发除去二氯甲烷，获得99.9％(根据采用GC测定)的二苯基碳酸酯。对比例1

与实施例1相同，所不同的是，在过程的第二步不采用冷却，所以反应温度为60℃。这时略微呈碱性的水相包含2400ppm的酚。因此根据酚计算，DPC的产率仅达99.76％。对比例2

与实施例1相同，所不同的是，加入7.8kg/h的50％的NaOH以代替5.4kg/h，使在另外5分钟停留时间之后，反应第二步的pH为11.7。这时略微呈碱性的水相包含900ppm的酚。因此根据酚计算，DPC的产率仅为99.91％。

虽然上面仅为了说明详细地描述了本发明，但应当理解，如此详细地叙述完全是为了说明的目的，而且除了受权利要求限制的以外，在不超出本发明内容和范围的情况下，本领域的技术人员还可对本发明进行一些改动。

Claims (5)

1.一种在碱性溶液和氮碱催化剂存在下，在由光气和一元酚在惰性溶剂中连续生产碳酸二芳基酯的界面边界方法，该方法包括第一步和第二步，在第一步中，光气、惰性溶剂和酚在溶液中混合，形成一种材料体系，在第二步中完成生成碳酸二芳基酯的反应，其改进包括，在第一步中维持pH为11.0-12.0，温度＜40℃，在第二步中维持pH为7.5-10.5，温度＜50℃。

2.权利要求1的方法，其中在该方法的第一步中，pH为11.2-11.8，在第二步中，pH为8-9.5。

3.权利要求1的方法，其中在该方法的第一步中，pH为11.4-11.6，在第二步中，pH为8.2-9.3。

4.权利要求1的方法，其中该方法第一步的温度维持在＜35℃，第二步的温度维持在＜40℃。

5.权利要求1的方法，其中第二步的温度维持在＜35℃。