DE19749860A1 - Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von DiarylcarbonatInfo
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung von Diarylcarbonat und speziell auf ein Verfahren
zur Herstellung von Diarylcarbonat unter Verwendung von
Harnstoff als Ausgangsmaterial via Dialkylcarbonat als
Zwischenprodukt. Diarylcarbonat ist eine Verbindung, die als
Ausgangsmaterial zur Herstellung von Polycarbonat nach einem
Umesterungsverfahren in der Schmelze verwendbar ist.
Bisher wurde Diarylcarbonat durch die Reaktion einer
aromatischen Hydroxy-Verbindung mit Phosgen hergestellt.
Allerdings wurde nach einem Verfahren zur Herstellung von
Diarylcarbonat ohne Verwendung von Phosgen verlangt, da
Phosgen eine hohe Toxizität und starkes Korrosionsverhalten
für Geräte aufweist und da außerdem eine große Alkalimenge
notwendig ist, um das Nebenprodukt Chlorwasserstoff zu
neutralisieren. Daher wurden einige Verfahren zur Herstellung
von Diarylcarbonat ohne Verwendung von Phosgen ausprobiert.
Beispielsweise wurde ein Verfahren vorgeschlagen, das die
Durchführung einer Carbonylierung einer aromatischen Hydroxy-
Verbindung mit Oxidation unter Verwendung von Kohlenmonoxid
und Sauerstoff umfaßt (japanische Offenlegungsschrift Nr.
53-68744). Allerdings beinhaltet dieses Verfahren ein sehr
kompliziertes Reaktionssystem, da sehr teures Palladium als
Hauptkatalysator eingesetzt wird und darüber hinaus
Co-Katalysator, Trocknungsmittel, Oxidationsmittel, usw.
ebenfalls erforderlich sind. Außerdem ist es bei der
vorliegenden Situation schwierig, den Katalysator wieder zu
gewinnen, und das Verfahren erreicht auch hinsichtlich
Ausbeute und Reaktionsgeschwindigkeit nicht den
Industriestandard.
Andererseits wurde versucht, Diphenylcarbonat durch direkte
Reaktion von Harnstoff mit Phenol herzustellen; allerdings
ist die Ausbeute sehr niedrig (japanische Offenlegungsschrift
Nr. 8-92167). Ferner ist bekannt, Harnstoff in
Diphenylharnstoff umzuwandeln und diesen weiter in
Phenylurethan unzuwandeln und dann eine
Disproportionierungsreaktion von Phenylurethan ablaufen zu
lassen; allerdings ist das Verfahren kompliziert (japanische
Offenlegungsschrift Nr. 8-198815).
Als andere Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat als
die oben aufgeführten Verfahren offenbart die japanische
Offenlegungsschrift Nr. 51-105032 ein Verfahren zur
Herstellung von Diphenylcarbonat durch die Reaktion von
Phenol mit Dimethylcarbonat unter Atmosphärendruck oder unter
erhöhtem Druck in Gegenwart eines Katalysators, der aus der
Gruppe bestehend aus Lewis-Säure und
Übergangsmetallverbindungen, die fähig sind, eine Lewis-Säure
zu bilden, ausgewählt wird; allerdings ist die Selektivität
für Diphenylcarbonat gering.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 51-75044 offenbart ein
Verfahren zur Herstellung von Diphenylcarbonat durch
Inkontaktbringen von Phenylmethylcarbonat oder
Phenylethylcarbonat mit einer Katalysatorzusammensetzung, die
aus der Gruppe bestehend aus einer Lewis-Säure und
Übergangsmetallverbindungen, die zur Bildung eine Lewis-Säure
fähig sind, ausgewählt wird; allerdings ist die
Umwandlungsrate von Phenylmethylcarbonat oder
Phenylethylcarbonat gering.
Außerdem wurde bei der Herstellung von Diphenylcarbonat aus
Dimethylcarbonat eine Trennung zwischen Dimethylcarbonat und
Methanol sehr problematisch, das Dimethylcarbonat mit
Methanol ein azeotropes Gemisch bildet. Zur Vermeidung einer
solchen Azeotropie wurde jede Anstrengung unternommen
(japanische Offenlegungsschriften Nr. 54-48732, 61-291545 und
7-330687, usw.). Allerdings wurde das grundsätzliche Problem,
daß die Reaktionseffizienz schlecht ist, nicht gelöst, da
Dialkylcarbonat als Ausgangsmaterial während der Reaktion
entweicht.
Es gibt folgende Verfahren zur Synthese von Dialkylcarbonat:
(1) ein Verfahren der oxidativen Carbonylierung, das ein
Umsetzen von Alkohol mit Kohlenmonoxid und Sauerstoff umfaßt
(japanische Offenlegungsschrift Nr. 51-138620), (2) ein
Nitrit-Ester-Verfahren, das eine Umsetzung eines Nitritesters
mit Kohlenmonoxid umfaßt (japanische Offenlegungsschrift Nr.
3-141243), (3) ein Ethylencarbonat-Verfahren, das ein
Ablaufenlassen einer Umesterung zwischen Ethylencarbonat und
Alkylalkohol umfaßt (japanische Offenlegungsschrift Nr.
8-176071) und (4) ein Harnstoff-Verfahren, das eine direkte
Umsetzung von Harnstoff mit Alkylalkohol umfaßt (japanische
Offenlegungsschriften Nr. 55-102542 und 8-119907).
Bei den oben beschriebenen Verfahren (1), das Verfahren der
oxidativen Carbonylierung, und (2), das Nitritester-Verfahren,
wird die Reaktionsapparatur kompliziert, da
toxisches CO verwendet wird. Das Verfahren (3), das
Ethylencarbonat-Verfahren, beinhaltet sowohl ein Verfahren
unter Verwendung von Ethylenoxid und Kohlendioxid als auch
ein Verfahren unter Verwendung von Harnstoff und
Ethylenglykol als Ausgangsmaterial für Ethylencarbonat. Das
Verfahren unter Verwendung von Ethylenoxid als
Ausgangsmaterial ist nicht günstig, da gleichzeitig
Ethylenglykole produziert werden. Das Verfahren unter
Verwendung von Harnstoff als Ausgangsmaterial ist
komplizierter als das Verfahren (4) zur direkten Herstellung
von Dialkylcarbonat aus Harnstoff.
In einem Verfahren, das in der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 55-102542 beschrieben ist und das dem
Verfahren (4), das Verfahren, das eine direkte Umsetzung von
Harnstoff mit Alkylalkohol umfaßt, entspricht, wird
Dialkylcarbonat erhalten, indem ein höherer Alkohol mit 8
oder mehr Kohlenstoffatomen verwendet wird. Die japanische
Offenlegungsschrift Nr. 8-119907 offenbart ein Verfahren zur
Herstellung von Dialkylcarbonat aus Methanol oder Ethanol;
allerdings ist die Ausbeute sehr gering.
In der gegenwärtigen Situation wurde bisher noch kein
Verfahren eingeführt, in dem Diarylcarbonat in hoher Ausbeute
durch einen einfachen Arbeitsgang ohne Verwendung von
toxischem Phosgen hergestellt werden kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung zur Lösung der oben
genannten Probleme besteht in der Bereitstellung eines
Verfahrens zur Herstellung von Diarylcarbonat in hoher
Ausbeute durch ein einfaches Verfahren ohne Verwendung von
toxischem Phosgen.
Die Erfinder führten ausgedehnte Untersuchungen zur Lösung der
oben erwähnten Probleme des Standes der Technik durch. Die
Erfinder probierten ein Verfahren aus, das eine Umsetzung von
Harnstoff mit Alkylalkohol unter Erhalt von Dialkylcarbonat
und anschließende Umsetzung von Dialkylcarbonat, das auf
diese Weise erhalten wurde, mit einer aromatischen
Hydroxy-Verbindung und so Herstellung von Diarylcarbonat umfaßt. Das
Ergebnis war, daß die Erfinder feststellten, daß
Alkylarylcarbonat durch die Reaktion von Dialkylcarbonat, das
durch die Reaktion zwischen Harnstoff und Alkylalkohol
erhalten wird, mit einer aromatischen Hydroxy-Verbindung
erhalten wird, und das Diarylcarbonat durch weitere Reaktion
von Alkylarylcarbonat, das auf diese Weise erhalten wird, mit
einer aromatischen Hydroxy-Verbindung erhalten werden kann,
daß aber Diarylcarbonat nicht in hoher Ausbeute erhalten
werden kann, da die Reaktion zwischen Alkylarylcarbonat und
der aromatischen Hydroxy-Verbindung nur bis zu einem gewissen
Grad abläuft und dann stoppt.
Als Resultat weiterer ausgedehnter Untersuchungen fanden die
Erfinder heraus, daß Alkylarylcarbonat als Reaktionsprodukt
zwischen Dialkylcarbonat und einer Hydroxy-Verbindung
erhalten wird, und daß dann Diarylcarbonat in hoher Ausbeute
erhalten werden kann, indem eine Disproportionierungsreaktion
von nicht-umgesetzten Alkylarylcarbonat, das nicht mehr mit
der aromatischen Hydroxy-Verbindung reagiert, unter einem
niedrigeren Druck als der Reaktionsdruck bei der Reaktion von
Dialkylcarbonat mit der aromatischen Hydroxy-Verbindung
ablaufen gelassen wird, wobei Dialkylcarbonat aus dem
Reaktionssystem abgezogen wird; auf diese Weise wurde die
vorliegende Erfindung vollendet.
Ferner haben die Erfinder festgestellt, daß Alkohol in
einfacher Weise abgetrennt wird, wenn ein Alkylalkohol mit 3
bis 6 Kohlenstoffatomen als Ausgangsmaterial verwendet wird,
da die Siedepunktdifferenz zwischen dem Alkohol, der durch
die Reaktion von Dialkylcarbonat mit der aromatischen
Hydroxy-Verbindung als Nebenprodukt gebildet wird, und
Dialkylcarbonat günstig ist, und praktisch kein Alkohol
verbraucht wird, da der als Nebenprodukt auftretende Alkohol
in der Reaktion mit Harnstoff erneut eingesetzt werden kann.
D.h., die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur
Herstellung von Diarylcarbonat bereit, das die folgenden
Schritte umfaßt:
- A) einen Schritt zur Herstellung von Dialkylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel (2) dargestellt wird, durch Umsetzen von Harnstoff mit Alkylalkohol, der durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wird;
- B) einen Schritt zur Herstellung sowohl von Alkylarylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel (4) dargestellt wird, als auch von Diarylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel (5) dargestellt wird, durch Umsetzen von Dialkylcarbonat, das im oben angegebenen Schritt (A) hergestellt wird, mit einer aromatischen Hydroxy-Verbindung, die durch die folgende allgemeine Formel (3) dargestellt wird, und
- C) einen Schritt zur Herstellung von Diarylcarbonat,
das durch die folgende allgemeine Formel (5) dargestellt
wird, in dem eine Disproportionierungsreaktion von nicht
umgesetztem Alkylarylcarbonat, das im oben angegebenen
Schritt (B) hergestellt wird, ablaufen gelassen wird;
ROH (1)
RO-CO-OR (2)
ArOH (3)
RO-CO-OAr (4)
ArO-CO-OAr (5)
worin R eine Alkyl-Gruppe darstellt und Ar eine nicht substituierte Phenyl-Gruppe oder eine Phenyl-Gruppe, die durch eine Alkyl-Gruppe, Alkoxy-Gruppe, Aryl-Gruppe, Aryloxy-Gruppe oder Halogen substituiert ist, darstellt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detailliert
beschrieben.
In der vorliegenden Erfindung wird Dialkylcarbonat als
Vorstufe hergestellt, bevor Diarylcarbonat produziert wird.
NH2-CO-NH2 + ROH → NH2-CO-OR+NH3 (I)
NH2-CO-OR + ROH → RO-CO-OR+NH3 (II)
In der Reaktionsstufe (I) reagiert Harnstoff mit Alkylalkohol
unter Herstellung von Alkylcarbamat, und in der Reaktionsstufe
(II) reagiert das auf diese Weise hergestellte Alkylcarbamat
mit Alkylalkohol unter Herstellung Dialkylcarbamat.
Normalerweise ist die Reaktion zur Herstellung von Carbamat
aus Harnstoff schnell; die Reaktion zur Herstellung von
Carbonat aus Carbamat ist langsam. In jeder der
Reaktionsstufen (I) und (II) unterscheiden sich die
bevorzugten Reaktionsbedingungen voneinander. Wenn die
Reaktionen (I) und (II) kontinuierlich durchgeführt werden,
ist es daher notwendig, jede Reaktion durchzuführen, indem
sie in zwei Stufen aufgetrennt wird. Wenn die Reaktionen (I)
und (II) chargenweise durchgeführt werden, können sie
nacheinander in ein und demselben Reaktor durchgeführt
werden.
In der Reaktionsstufe (I), in der Carbamat aus Harnstoff
produziert wird, ist es möglich, die Reaktion bei einer
vergleichsweise niedrigen Temperatur durchzuführen, da die
Reaktion schnell ist. Vorzugsweise liegt die
Reaktionstemperatur zwischen 100 und 200°C. Wenn die
Reaktionstemperatur in der Reaktionsstufe (I) zu hoch ist,
ist dies nicht günstig, da Seitenreaktionen auftreten.
Der Reaktionsdruck liegt vorzugsweise zwischen
Atmosphärendruck und 2 MPa. Im Reaktionssystem ist ein
Drucksteuerungsventil angebracht, da Ammoniak produziert
wird; die Reaktion wird durchgeführt, während der Innendruck
des Reaktionssystems bei einem spezifiziertem Druck gehalten
wird und Ammoniak abgeleitet wird. Um selektiv nur Ammoniak
aus dem Reaktionssystem nach außen zu bringen, ist es
günstig, eine Destillationssäule im oberen Bereich des
Reaktors einzubauen.
Die Reaktionszeit liegt bei etwa 1 bis 4 Stunden. Die
Reaktion kann durchgeführt werden, währen ein Inertgas wie
z. B. Stickstoff in das Reaktionssystem strömt, obgleich dies
normalerweise nicht notwendig ist, da die Reaktion
ausreichend schnell abläuft.
In der Reaktionsstufe (II), wo Carbonat aus Carbamat
hergestellt wird, ist eine Reaktionstemperatur von 180 bis
260°C günstig, da die Reaktion vergleichsweise langsam ist.
Der Reaktionsdruck ist vorzugsweise Atmosphärendruck bis
3 MPa. Auch in diesem Reaktionssystem ist ein
Drucksteuerungsventil angebracht, da Ammoniak produziert wird.
Die Reaktion wird durchgeführt, während der Innendruck des
Reaktionssystems bei einem spezifizierten Druck gehalten wird
und Ammoniak abgeleitet wird. Um selektiv nur Ammoniak aus
dem Reaktionssystem nach außen zu führen, ist es vorteilhaft,
im oberen Bereich des Reaktors eine Destillationssäule
anzuordnen.
Die Reaktionszeit ist etwa 1 bis 20 h. Wenn notwendig, kann
die Reaktion durchgeführt werden, während ein Inertgas wie
Stickstoff durchströmt, um die Entfernung von Ammoniak zu
begünstigen.
Die oben aufgeführten Reaktionen (I) und (II) können in ein
und demselben Reaktor oder jeweils in getrennten Reaktoren
durchgeführt werden. In jedem Fall ist es günstig, denselben
Katalysator zu verwenden.
Als Katalysator für die Reaktionen (I) und (II) wurden viele
Katalysatoren in den japanischen Offenlegungsschriften Nr.
55-102542, 57-26645 und 57-175147, usw. beschrieben. Diese
können alle in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Unter diesen wird vorzugsweise ein Oxid, ein Alkoxid, ein
Aryloxid oder ein Alkyl-substituiertes Metalloxid eines
Metalls, das aus der Gruppe bestehend aus Zink, Kupfer, Blei,
Zinn und Titan ausgewählt wird, ein Addukt dieser Verbindung
und einer anderen Verbindung oder ein Gemisch, das mindestens
ein Glied, das unter den vorstehend genannten Verbindungen
ausgewählt wird, verwendet. Beispiele für den Katalysator
umfassen Zinkoxid, Diamylzinnoxid, Diamylzinndiamyloxid,
Dibutylzinnoxid, Dibutylzinndibutoxid, Tetraamyloxyzinn,
Tetrabutoxyzinn, Tetraaymloxytitan, Tetrabutoxytitan, usw.
wobei die oben genannten Verbindungen alle Isomeren derselben
einschließen.
Alkylalkohol wird in einer Menge von etwa 0,5 bis 10 mol pro
mol Harnstoff verwendet.
Die Menge des Katalysators ist 0,1 bis 20 Mol-%, bezogen auf
Harnstoff. In den Reaktionen (I) und (II) ist es vorteilhaft,
wenn der Alkylalkohol ein Alkohol mit 3 oder mehr
Kohlenstoffatomen ist. Wenn der Kohlenstoffatom-Gehalt des
Alkylalkohols 2 oder weniger ist, ist dies nicht günstig, da
die Ausbeute niedrig ist und der Druck während der Reaktion
erhöht ist.
Nach Beendigung der Reaktionen (I) und (II), werden nicht
umgesetzter Alkohol, Carbamat als Zwischenprodukt und der
Katalysator durch Destillation entfernt und auf diese Weise
Dialkylcarbonat erhalten. Abgetrennter Alkohol, Carbamat und
Katalysator werden zurückgeführt, um sie wieder zu verwenden.
Auf diese Weise erhaltenes Dialkylcarbonat kann in der
nächsten Reaktion so wie es ist eingesetzt werden. Wenn es
keine ausreichende Reinheit hat, kann es durch
Kristallisieren von Carbamat zur Trennung und Entfernung oder
durch Auswaschen von Carbamat mit warmem Wasser gereinigt
werden. Außerdem ist es möglich, es nach dem Waschen durch
Destillation weiter zu reinigen.
Als Kristallisationsverfahren ist es möglich, ein schlechtes
Lösungsmittel wie z. B. Hexan, Heptan, Octan, usw. zuzusetzen,
und dann abzukühlen. Nach Untersuchungen der Erfinder wird
Carbamat durch bloßes Abkühlen eines flüssigen Gemisches aus
Carbonat und Carbamat ausgefällt, wodurch reines Carbonat
erhalten werden kann. Die Kühltemperatur liegt vorzugsweise
zwischen -40°C und Raumtemperatur. Nachdem Carbamat durch
Kühlen ausgefällt worden ist, kann reines Dialkylcarbonat
durch Filtrieren der Flüssigkeit erhalten werden. Die
Flüssigkeit zur Reinigung durch Kühlung kann eine
Reaktionsflüssigkeit selbst sein oder ein Destillat nach
Destillation der Reaktionsflüssigkeit sein. Es ist günstig,
nach der Reinigung auch eine weitere Reinigung durch
Destillation durchzuführen.
Verfahren zum Waschen mit warmen Wasser beinhalten ein
Verfahren, bei dem ein Gemisch aus Carbonat und Carbamat mit
dem 1- bis 10-fachen Volumen warmes Wasser in Kontakt
gebracht wird, oder ein Verfahren, bei dem ein Gemisch aus
Carbonat und Carbamat in einem organischen Lösungsmittel,
z. B. Toluol aufgelöst wird, und dann mit warmen Wasser in
Kontakt gebracht wird. Vorteilhafterweise ist die Temperatur
des warmen Wassers 60 bis 100°C. Nach der Reinigung durch
Waschen ist es günstig, noch eine weitere Reinigung durch
Destillation durchzuführen.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung von
Diarylcarbonat durch Umsetzung von Dialkylcarbonat, das auf
diese Weise erhalten wird, mit einer aromatischen
Hydroxy-Verbindung (ArOH) beschrieben.
RO-CO-OR + ArOH ↔ RO-CO-OAr+ROH (III)
RO-CO-OAr + ArOH ↔ ArO-CO-OAr+ROH (IV)
In der Reaktionsstufe (III), reagiert Dialkylcarbonat mit
einer aromatischen Hydroxy-Verbindung unter Bildung von
Alkylarylcarbonat (RO-CO-OAr). Danach reagiert in der
Reaktionsstufe (IV) ein Teil des auf diese Weise produzierten
Alkylarylcarbonat weiter mit einer aromatischen
Hydroxy-Verbindung unter Bildung von Diarylcarbonat (ArO-CO-OAr).
Beide Reaktionen werden durchgeführt, während Alkylalkohol
abgezogen wird, da beide Reaktionen (III) und (IV)
Gleichgewichtsreaktionen sind. Die Reaktionsbedingungen
beider Reaktionen müssen nicht unterschieden werden, da beide
Reaktionen in gleicher Weise ablaufen.
Die beiden Reaktionen (III) und (IV) werden bei einer
Reaktionstemperatur von 160 bis 250°C unter einem
Reaktionsdruck von 0,01 bis 1 MPa durchgeführt. Es ist
notwendig, beide Reaktionen unter Abziehen von Alkylalkohol
durchzuführen, um beide Reaktionen zu begünstigen, da beide
Reaktionen Gleichgewichtsreaktionen sind. Um selektiv nur
Alkylalkohol aus dem Reaktionssystem abzuziehen, ist es
vorteilhaft, eine Destillationssäule im oberen Bereich des
Reaktors anzubringen.
Die Reaktionszeit beträgt 1 bis 10 h. Es ist auch möglich,
beide Reaktionen durchzuführen, während ein Inertgas, z. B.
Stickstoff, in das Reaktionssystem strömt, obgleich dies
normalerweise nicht notwendig ist. In beiden Reaktionen wird
normalerweise ein Gemisch aus Alkylarylcarbonat und
Diarylcarbonat produziert.
Es wurde festgestellt, daß die obige Reaktion (IV) nur bis zu
einem gewissen Grad abläuft und dann stoppt; auf diese Weise
konnte Diarylcarbonat nicht in hoher Ausbeute erhalten
werden. Als Ergebnis weiterer Untersuchungen der Erfinder
wurde festgestellt, daß Diarylcarbonat in hoher Ausbeute
erhalten werden konnte, wenn eine
Disproportionierungsreaktion von nicht-umgesetzten
Alkylarylcarbonat, das in der Reaktion (III) produziert wird
und das noch nicht Reaktion (IV) reagiert hat, ablaufen
gelassen wird. D.h., die folgende Reaktion (V), die
Disproportionierungsreaktion wird ablaufen gelassen:
2RO-CO-OAr ↔ ArO-CO-OAr+RO-CO-OR (V)
Die obige Reaktion (V) ist eine Gleichgewichtsreaktion.
In den Reaktionsstufen (III) und (IV) werden die Reaktionen
(III) und (IV) durchgeführt, während Alkylalkohol abgezogen
wird. In der Reaktionsstufe (V) der Disproportionierung wird
die Reaktion (V) durchgeführt, während Dialkylcarbonat
abgezogen wird. Damit sind die bevorzugten
Reaktionsbedingungen der Reaktionsstufen (III) und (IV) und
der Reaktionsstufe (V) unterschiedlich. Wenn die Reaktionen
(III), (IV) und (V) kontinuierlich durchgeführt werden, ist
es notwendig, die Reaktionen in zwei Stufen aufzuteilen. Wenn
die Reaktionen (III), (IV) und (V) chargenweise durchgeführt
werden, können sie nacheinander in ein- und demselben Reaktor
durchgeführt werden.
In der Reaktionsstufe (III), in der Alkylarylcarbonat
produziert wird, wird Dialkylcarbonat umgesetzt, bis die
Umwandlungsrate von Dialkylcarbonat etwa 20 bis 60% wird,
dann wird Alkylalkohol unter Zurückführung in den Kreislauf
entfernt, und das auf diese Weise Alkylarylcarbonat wird in
der nächsten Reaktionsstufe (V) als Ausgangsmaterial
eingesetzt. Das in der Reaktion (III) produzierte
Alkylarylcarbonat reagiert ferner mit einer aromatischen
Hydroxy-Verbindung, wobei eine geringe Menge Diarylcarbonat
in der Reaktion (IV) produziert wird. Die folgende
Disproportionierungsreaktion (V) kann durchgeführt werden,
ohne daß in der Reaktion (IV) produziertes Alkylarylcarbonat
abgetrennt wird. In den Stufen (III) und (IV) erhaltener
Alkylalkohol wird zurückgeführt, um wieder als
Ausgangsmaterial in den Reaktionsstufen (I) und (II)
verwendet zu werden.
In der Reaktionsstufe (V), in der Diarylcarbonat produziert
wird, beträgt die Reaktionstemperatur 160 bis 250°C.
Vorteilhafterweise ist der Reaktionsdruck in der Reaktion (V)
niedriger als der in den Reaktionen (III) und (IV). Der
Reaktionsdruck ist 0,001 bis 0,1 MPa und vorzugsweise 0,01
bis 0,05 MPa. Es ist notwendig, die Reaktion (V)
durchzuführen, während Dialkylcarbonat entzogen wird, um die
Reaktion (V) zu begünstigen, da die Reaktion (V) eine
Gleichgewichtsreaktion ist. Um selektiv nur Dialkylcarbonat
aus dem Reaktionssystem nach außen abzuziehen, ist es
vorteilhaft, im oberen Bereich des Reaktors eine
Destillationssäule anzuordnen.
Die Reaktionszeit beträgt etwa 1 bis 10 h. Es ist auch
möglich, die Reaktion (V) durchzuführen, während ein
Inertgas, z. B. Stickstoff, in das Reaktionssystem strömt,
obgleich dies üblicherweise nicht notwendig ist. Die Reaktion
(V) wird durchgeführt, bis die Umwandlungsrate von
Alkylarylcarbonat etwa 80 bis 100% wird; danach werden
nicht-umgesetztes Alkylarylcarbonat und Katalysator durch
Destillation entfernt und auf diese Weise wird Diarylcarbonat
erhalten.
Die Reaktionen (III), (IV) und (V) können in ein und
demselben Reaktor oder jeweils in getrennten Reaktoren
durchgeführt werden. In allen Fällen ist es vorteilhaft,
denselben Katalysator zu verwenden.
Der Katalysator, der in den Reaktionen (III), (IV) und (V) zu
verwenden ist, ist unter der Bedingung, daß er normalerweise
als Umesterungskatalysator bekannt ist, nicht limitiert.
Vorzugsweise wird insbesondere ein Oxid, ein Alkoxid, ein
Aryloxid, ein Alkyl-substituiertes Metalloxid oder ein
Acetylacetonat eines Metalls, das aus der Gruppe bestehend
aus Titan, Aluminium, Gallium, Zinn und Yttrium ausgewählt
ist, oder ein Addukt dieser Verbindung und einer anderen
Verbindung verwendet.
Unter den oben aufgeführten Katalysatoren werden insbesondere
Titan-Verbindungen, die durch die allgemeine Formel Ti(OX)4,
in der X eine Alkyl-Gruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen oder
eine Aryl-Gruppe ist, dargestellt werden, ein Addukt einer
Titan-Verbindung, die durch die allgemeine Formel
Ti(OX)4.XOH, in der X eine Alkyl-Gruppe mit 3 bis 6
Kohlenstoffatomen oder eine Aryl-Gruppe ist, dargestellt
wird, bevorzugt eingesetzt.
Beispiele für den Katalysator, der durch die oben angeführten
allgemeinen Formeln dargestellt wird, umfassen
Titantetrapropoxid einschließlich aller Isomeren,
Titantetrabutoxid einschließlich aller Isomeren,
Titantetraamyloxid einschließlich aller Isomeren,
Titantetrahexyloxid einschließlich aller Isomeren,
Titantetraphenoxid, Titantetra(4-methylphenoxid), ein Addukt
von Titantetraphenoxid und Phenol, usw.
Außerdem ist es auch vorteilhaft, Zinn-Verbindungen zu
verwenden, die durch die allgemeinen Formeln R'2SnO,
R'2Sn(OR'')2 und Sn(OR)4 dargestellt werden, in denen R' eine
Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt und R''
eine Alkyl-Gruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.
Beispiele für den Katalysator, der durch die oben
aufgeführten allgemeinen Formeln dargestellt wird, umfassen
Diethylzinnoxid, Dipropylzinnoxid einschließlich aller
Isomeren, Dibutylzinnoxid einschließlich aller Isomeren,
Diamylzinnoxid einschließlich aller Isomeren, Dioctylzinnoxid
einschließlich aller Isomeren, Dibutyldibutoxyzinn
einschließlich aller Isomeren, Diethyldiamyloxyzinn
einschließlich aller Isomeren, Tetrabutoxyzinn einschließlich
aller Isomeren, Tetraisoamyloxyzinn einschließlich aller
Isomeren, usw. Außerdem werden Verbindungen, die unter den
Reaktionsbedingungen in diese Verbindungen übergeführt
werden, z. B. Trialkylmonoalkoxid und Monoalkyltrialkoxid in
geeigneter Weise verwendet.
In der Reaktion (III) wird die aromatische Hydroxy-Verbindung
in einer Menge des 0,2- bis 10-fachen und vorzugsweise des
1- bis 5-fachen der Molmenge von Dialkylcarbonat verwendet.
Vorzugsweise ist die Katalysatormenge 0,01 bis 10 Mol-%,
bezogen auf Dialkylcarbonat. In der Reaktion (V) wird die
Reaktionsflüssigkeit von (III) üblicherweise als
Ausgangsmaterial, so wie sie ist, eingesetzt. Wenn notwendig
kann ein Katalysator zugesetzt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reagiert Alkylalkohol,
der als Nebenprodukt bei der Reaktion von Dialkylcarbonat mit
einer aromatischen Hydroxy-Verbindung entsteht, mit
Harnstoff, um dann erneut in Dialkylcarbonat umgewandelt zu
werden. Daher kann Alkylalkohol zur Verwendung wieder
zurückgeführt werden. Dies wird nur dadurch erreicht, daß
jede Reaktion in ausreichend hoher Ausbeute abläuft. Wenn
Alkylalkohol 3 bis 6 Kohlenstoffatome hat, kann dies in
einfacher Weise erreicht werden.
D.h., es ist bevorzugt, daß Dialkylcarbonat in der Reaktion
(III) ein Produkt aus Alkohol mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen
ist. Wenn sein Gehalt an Kohlenstoffatomen zwei oder weniger
ist, ist es schwierig, selektiv nur Alkohol in der
Reaktionsstufe (III) zu entfernen, da die
Siedepunktsdifferenz zwischen Alkohol und Dialkylcarbonat
klein ist. Wenn sein Gehalt an Kohlenstoffatomen 7 oder
darüber ist, ist es schwierig, reines Diarylcarbonat durch
Destillation abzutrennen, da der Siedepunkt von
Diarylcarbonat als das Produkt nahe dem von Alkylarylcarbonat
als das Ausgangsmaterial ist. Außerdem ist es zum Abziehen
von Alkylalkohol (ROH) notwendig, daß der Siedepunkt der
aromatischen Hydroxy-Verbindung (ArOH) höher als der von ROH
ist. Wenn der Kohlenstoffatom-Gehalt 7 oder mehr ist, ist es
schwierig, selektiv ROH abzuziehen, da der Siedepunkt von ROH
dem von ArOH nahe kommt.
Die Vorteile, die durch die Verwendung von Alkohol mit 3 bis
6 Kohlenstoffatomen bereitgestellt werden sollen, werden
nachfolgend zusammengefaßt.
Im Schritt der Herstellung von Diarylcarbonat aus
Dialkylcarbonat wird die Trennung zwischen Alkohol und
Dialkylcarbonat einfach, da die Siedepunktsdifferenz zwischen
Alkohol und Dialkylcarbonat durch Verwendung von Alkohol mit
3 oder mehr Kohlenstoffatomen groß gemacht wurde. Dadurch
kann das Problem, daß es schwierig ist, Methanol von
Dimethylcarbonat zu trennen, gelöst werden.
Die Reaktion wird effizient durchgeführt, da ein Ausströmen
von Dialkylcarbonat, das von Alkohol begleitet wird, aus dem
Reaktionssystem während der Reaktion unterdrückt wird. Wenn
ein Alkohol mit 7 oder mehr Kohlenstoffatomen verwendet wird,
so ist dies nicht günstig, da der Siedepunkt von Alkohol dem
der aromatischen Hydroxy-Verbindung, gegen die er
ausgetauscht werden soll, entspricht oder höher als dieser
ist; darüber hinaus wird die Trennung zwischen Diarylcarbonat
als Produkt und Alkylarylcarbonat als Zwischenprodukt
schwierig. Im allgemeinen ist Dialkylcarbonat, das aus einem
Alkohol mit 3 bis Kohlenstoffatomen gebildet ist, nicht
einfach verfügbar.
Wenn ein Alkohol mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen eingesetzt
wird, kann das oben genannte Problem gelöst werden, indem
Alkohol unter erneuter Bildung von Carbonat zurückgeführt
wird, da Alkohol mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen direkt mit
Harnstoff unter Bereitstellung von Carbonat in hoher Ausbeute
reagiert. D.h., um alle Reaktionen in hoher Ausbeute zu
begünstigen, ist es unterläßlich, einen Alkohol mit 3 bis 6
Kohlenstoffatomen zu verwenden.
Beispiele für Alkohol mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, der in
der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist, umfassen
n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sek-Butanol,
tert-Butanol, 1-Pentanol, 2-Pentanol, 3-Pentanol, 2-Methyl-1-
butanol, 2-Methyl-2-butanol, 3-Methyl-1-butanol, 3-Methyl-2-
butanol, 2, 2-Dimethyl-1-propanol, Cyclopentanol, 1-Hexanol,
2-Hexanol, 3-Hexanol, 2-Methyl-1-pentanol, 3-Methyl-1-
pentanol, 4-Methyl-1-pentanol, 2,2-Dimethyl-1-butanol, 2,3-
Dimethyl-1-butanol, 3, 3-Dimethyl-1-butanol, 2-Ethyl-1-butanol
und 3-Ethyl-1-butanol.
Die aromatische Hydroxy-Verbindung, die durch die allgemeine
Formel (3) dargestellt wird und die in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden soll, ist Phenol oder Alkyl-
Gruppen-, Alkoxy-Gruppe-, Aryl-Gruppen-, Aryloxy-Gruppen- oder
Halogen-substituiertes Phenol. Beispiele für die
aromatische Hydroxy-Verbindung umfassen Phenol, o-Kresol,
m-Kresol, p-Kresol, 2,4-Dimethylphenol, 3,4-Dimethylphenol,
3,5-Dimethylphenol, o-Ethylphenol, m-Ethylphenol,
p-Ethylphenol, p-n-Propylphenol, p-Isopropylphenol,
p-n-Butylphenol, p-Isobutylphenol, p-tert-Butylphenol,
p-Phenylphenol, p-Methoxyphenol, p-Propoxyphenol,
p-Chlorphenol, 2,4-Dichlorphenol, usw.
Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es
möglich, die Reaktionen unter Verwendung eines
Lösungsmittels, das für die Reaktionen inert ist, oder in
Gegenwart eines Inertgases oder unter Druck mit einem
Inertgas durchzuführen. Es ist natürlich vorteilhaft, wenn
jedes der in der vorliegenden Erfindung verwendeten
Ausgangsmaterialien rein ist. Vorzugsweise haben sie eine
Reinheit von 95 bis 100%. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn
Dialkylcarbonat als das Zwischenprodukt eine Reinheit von 90
bis 100% hat.
Nachfolgend werden einige der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben,
welche den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung allerdings
nicht beschränken sollen.
In den Beispielen meint der Begriff "Vorstufen-Reaktion",
Reaktionen zur Herstellung von Dialkylcarbonat aus Harnstoff,
und meint der Ausdruck "Nachstufenreaktion" Reaktionen zur
Herstellung von Alkylarylcarbonat und Diarylcarbonat aus
Dialkylcarbonat.
Eine Füllsäule mit einem Innendurchmesser von 34 mm und einer
Länge von 500 mm wurde an einen Autoklaven mit einer
Kapazität von 3 l, hergestellt von SUS316, der mit einem
Rührer ausgestattet war, angeschlossen und auf diese Weise
ein Reaktor hergestellt. Ein Drucksteuerungsventil wurde an
einem Ende der Füllsäule angeordnet, um es so zu ermöglichen,
den Innendruck des Reaktors bei einem spezifizierten Druck zu
halten. Außerdem wurde die Füllsäule mit einer Dixon-Packung
gefüllt.
212,8 g (3,54 mol) Harnstoff, 810,8 g (9,20 mol)
Isoamylalkohol und 10,7 g (0,13 mol) Zinkoxid wurden in den
Reaktor gefüllt. Der Innenraum des Reaktors wurde durch
Stickstoff ersetzt, dann wurde die Innentemperatur des
Reaktors über einen Zeitraum von 1 h auf 180°C erhöht; der
Zustand wurde für eine weitere Stunde bei 180°C aufrecht
erhalten. Obgleich der Innendruck des Reaktors durch
Erzeugung von Ammoniak während der Reaktion anstieg, wurde
der Innendruck durch Ableiten von Ammoniak über das
Drucksteuerungsventil aus dem Reaktor bei 0,4 MPa (Meßgerät)
gehalten. Zu dieser Zeit war Harnstoff größtenteils in
Carbamat umgewandelt worden und die Bildung von Ammoniak
wurde langsam.
Dann wurde die Temperatur über 8 h auf bis zu 250°C erhöht,
der Druck wurde so eingestellt, daß er 0,4 bis 0,5 MPa
(Manometer) war; auf diese Weise wurde die Reaktion
durchgeführt. Nach Beendigung der Reaktion wurden 186,1 g
überschüssiger Isoamylalkohol durch Destillation entfernt,
und dann wurde ein Gemisch aus Diisoamylcarbonat und
Isoamylcarbamat durch Destillation erhalten. Die Flüssigkeit
enthielt 91% Diisoamylcarbonat. Das rohe Diisoamylcarbonat
wurde 12 h bei 0°C stehen gelassen und dann kristallisiertes
Carbamat wurde durch Filtration entfernt, wobei 98%
Diisoamylcarbonat erhalten wurde. Die Ausbeute an
Diisoamylcarbonat war 467,2 g (2,31 mol).
Eine Füllsäule mit einem Innendurchmesser von 50 mm und einer
Länge von 500 mm, die mit Dixon-Packung gefüllt war, wurde an
einen Kolben mit einer Kapazität von 2 l angeschlossen und
auf diese Weise ein Reaktor hergestellt. 467,2 g (2,31 mol)
Diisoamylcarbonat, das auf diese Weise erhalten worden war,
439,7 g (4,67 mol) Phenol und 9,71 g (0,023 mol)
Titantetraphenoxid wurden in den Reaktor gefüllt und dann in
einem Ölbad mit einer Badtemperatur von 220°C 4 h unter
Rühren erhitzt. Die Temperatur der Reaktionsflüssigkeit
wurden von 180°C zu Beginn auf 210°C am Schluß erhöht.
Außerdem wurde mittlerweile der Druck von 760 mmHg auf
460 mmHg mit einer Reduktionsrate von etwa 75 mmHg/h unter
Durchführung der Reaktion verringert, während Isoamylalkohol
abdestilliert wurde (die abdestillierte Menge: 86,4 g).
Danach wurde der Druck auf 100 mmHg reduziert, um eine
Disproportionierungsreaktion von Isoamylphenylcarbonat über
2 h durchzuführen, während sowohl Phenol als auch
Diisoamylcarbonat abdestilliert wurden. Nach Beendigung der
Reaktion über insgesamt 6 h wurde Diphenylcarbonat durch
Destillation isoliert. Die Ausbeute an Diphenylcarbonat war
93,0 g (0,4341 mol). Die Umwandlungsrate von
Isoamylphenylcarbonat betrug 84,1%. Die Flüssigkeitsmenge,
die während der Reaktionen abdestilliert wurde, war insgesamt
657,2 g und setzte sich aus 325,4 g (3,46 mol) Phenol und
331,8 g (1,64 mol) Diisoamylcarbonat zusammen.
810,8 g Isoamylalkohol, wobei 538,3 g neuer Isoamylalkohol zu
272,5 g Isoamylalkohol, der sowohl in der Vorstufenreaktion
als auch in der Nachstufenreaktion wiedergewonnen worden war,
gegeben wurden, wurde verwendet, um wieder eine
Vorstufenreaktion durchzuführen. Es wurde keine Änderung bei
der Ausbeute beobachtet.
659 g rohes Diisoamylcarbonat, das eine Reinheit von 91%
hatte, wurden in der selben Weise wie in Beispiel 1
hergestellt. Das rohe Diisoamylcarbonat wurde mit der
10-fachen Volumenmenge an warmem Wasser von 80°C in Kontakt
gebracht und durch Flüssigkeitstrennung gewaschen. Das
Waschen wurde 3-mal wiederholt. Die Reinheit wurde beim
ersten Waschen 95%; beim zweiten Waschen 97%; beim dritten
Waschen 98%. Das auf diese Weise erhaltene Diisoamylcarbonat
wurde erneut destilliert, um als Ausgangsmaterial für die
nächste Reaktion eingesetzt zu werden. Die Ausbeute an
Diisoamylcarbonat war 595 g.
Diphenylcarbonat wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel
1, außer daß 467,2 g Diisoamylcarbonat, das mit warmem Wasser
gewaschen worden war, verwendet wurden, synthetisiert. Die
Ausbeute an Diphenylcarbonat war 83,1 g (0,388 mol). Die
Umwandlungsrate für Isoamylphenylcarbonat war 81,5%.
810,8 g Isoamylalkohol, wobei 530,5 g frischer Isoamylalkohol
zu 186,1 g Isoamylalkohol, der in der Vorstufenreaktion
wiedergewonnen worden war, und 94,2 g Isoamylalkohol, der in
der Nachstufenreaktion wiedergewonnen worden war, gegeben
wurden, wurden verwendet, um wieder eine Vorstufenreaktion
durchzuführen. Es wurde keine Veränderung bei der Ausbeute
beobachtet.
94,8 g (1,58 mol) Harnstoff, 1392 g (15,8 mol) Isoamylalkohol
und 14,5 g (0,058 mol) Di-n-butylzinnoxid wurden in denselben
Reaktor wie in Beispiel 1 gefüllt. Der Innenraum des Reaktors
wurde durch Stickstoff ersetzt, dann wurde die
Innentemperatur des Reaktors über eine Stunde auf 180°C
erhöht und der Zustand für eine weitere Stunde bei 180°C
aufrecht erhalten. Obgleich der Innendruck des Reaktors
aufgrund der Bildung von Ammoniak während der Reaktion
anstieg, wurde der Innendruck durch Ableitung von Ammoniak
über das Drucksteuerungsventil aus dem Reaktor bei 0,4 MPa
(Meßgerät) gehalten: Zu dieser Zeit war Harnstoff
größtenteils in Carbamat umgewandelt und die Erzeugung von
Ammoniak wurde langsam.
Dann wurde die Temperatur für 3 h bis zu 230°C erhöht und der
Druck so eingestellt, daß er 0,6 bis 0,9 MPa (Manometer) war;
auf diese Weise wurde die Reaktion durchgeführt. Danach wurde
die Reaktion für 3 h bei einer Reaktionstemperatur von 230°C
unter einem Druck von 0,9 MPa durchgeführt. Nach Beendigung
der Reaktion wurden 1058 g überschüssiger Isoamylalkohol
durch Destillation entfernt und danach ein Gemisch aus
Diisoamylcarbonat und Isoamylcarbamat durch Destillation
erhalten. Die Flüssigkeit enthielt 96% Diisoamylcarbonat.
Dieses wurde so verwendet wie es war. Die Ausbeute an
Diisoamylcarbonat war 296 g (1,48 mol).
290,0 g (1,43 mol) Diisoamylcarbonat, das auf diese Weise
erhalten worden war, 272,9 g (2,90 mol) Phenol und 6,03 g
(0,014 mol) Titantetraphenoxid wurden in denselben Reaktor
wie in Beispiel 1 gefüllt und es wurde dieselbe Reaktion wie
in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ausbeute an Diphenylcarbonat
war 52,8 g (0,247 mol). Die Menge an wiedergewonnenem
Isoamylalkohol war 56 g. Die Umwandlungsrate von
Isoamylphenylcarbonat war 80,2%.
1392 g Isoamylalkohol, wobei 278 g frischer Isoamylalkohol zu
1114 g Isoamylalkohol, der sowohl aus der Vorstufenreaktion
wie aus der Nachstufenreaktion wiedergewonnen worden war,
gegeben worden waren, wurden verwendet, um wieder eine
Vorstufenreaktion durchzuführen. Es wurde keine Änderung bei
der Ausbeute beobachtet.
212,8 g (3,54 mol) Harnstoff, 681,9 g (9,20 mol)
n-Butylalkohol und 10,7 g (0,13 mol) Zinkoxid wurden in
denselben Reaktor wie in Beispiel 1 gefüllt. Der Innenraum
des Reaktors wurde mit Stickstoff ersetzt und dann wurde die
Innentemperatur des Reaktors über eine Stunde auf 180°C
erhöht und der Zustand bei 180°C für eine weitere Stunde
aufrecht erhalten. Obgleich der Innendruck des Reaktors durch
Bildung von Ammoniak während der Reaktion sich erhöhte, wurde
der Innendruck durch Ableitung von Ammoniak über das
Drucksteuerungsventil aus dem Reaktor bei 0,5 MPa (Manometer)
gehalten. Zu dieser Zeit war Harnstoff größtenteils in
Carbamat umgewandelt und die Bildung von Ammoniak wurde
langsam.
Dann wurde die Temperatur über 8 h bis zu 250°C erhöht und
der Druck wurde so eingestellt, daß er 0,8 bis 1,0 MPa
(Meßgerät) war; auf diese Weise wurde die Reaktion
ausgeführt. Nach Beendigung der Reaktion wurden 156,6 g
überschüssiger n-Butylalkohol durch Destillation entfernt,
danach wurde ein Gemisch aus Di-n-butylcarbonat und
n-Butylcarbamat durch Destillation erhalten. Die Flüssigkeit
enthielt 80% Di-n-butylcarbonat. Die Reaktionsflüssigkeit
wurde 12 h bei 0°C stehengelassen und dann filtriert; auf
diese Weise wurde Di-n-butylcarbonat mit einer Reinheit von
97% erhalten. Die Ausbeute an Di-n-butylcarbonat war 259 g
(1,50 mol).
Eine Füllsäule mit einem Innendurchmesser von 22 mm und einer
Länge von 200 mm, die mit Dixon-Packung gefüllt war, wurde an
einen Kolben mit einer Kapazität von 300 ml angeschlossen;
auf diese Weise wurde ein Reaktor hergestellt. 100 g
(0,574 mol) Di-n-butylcarbonat, das auf diese Weise erhalten
worden war, 108 g (1,15 mol) Phenol und 1,43 g (0,006 mol)
Din-n-butylzinnoxid wurden in den Reaktor gefüllt und dann
4 h in einem Ölbad bei einer Badtemperatur von 215°C unter
Rühren erhitzt. Die Temperatur der Reaktionsflüssigkeit wurde
von 180°C am Anfang auf 200°C am Ende erhöht. Außerdem war
der Druck inzwischen Atmosphärendruck, um die Reaktion
durchzuführen, während n-Butylalkohol abdestilliert wurde
(die abdestillierte Menge war 16,6 g).
Danach wurde der Druck auf 125 mmHg reduziert, um die
Disproportionierungsreaktion von D-n-butylcarbonat 2 h lang
durchzuführen, während sowohl Phenol wie auch
Di-n-butylcarbonat abdestilliert wurden. Nach Beendigung der
Reaktion nach insgesamt 6 h wurde Diphenylcarbonat durch
Destillation isoliert. Die Ausbeute an Diphenylcarbonat war
24,9 g (0,116 mol). Die Umwandlungsrate von
n-Butylphenylcarbonat war 83,2%.
681,9 g n-Butylalkohol, wobei 508,7 g frischer n-Butylalkohol
zu 173,2 g n-Butylalkohol, der bei der Vorstufenreaktion und
der Nachstufenreaktion wiedergewonnen worden war, gegeben
worden war, wurden wieder zur Durchführung einer
Vorstufenreaktion eingesetzt. Es wurde keine Änderung bei der
Ausbeute beobachtet.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat, umfassend:
- A) einen Schritt zur Herstellung von Dialkylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel (2) dargestellt wird, durch Umsetzen von Harnstoff mit Alkylalkohol, der durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt wird;
- B) einen Schritt zur Herstellung sowohl von Alkylarylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel (4) dargestellt wird, als auch von Diarylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel (5) dargestellt wird, durch Umsetzen von Dialkylcarbonat, das im oben angegebenen Schritt (A) hergestellt wird, mit einer aromatischen Hydroxy-Verbindung, die durch die folgende allgemeine Formel (3) dargestellt wird, und
- C) einen Schritt zur Herstellung von
Diarylcarbonat, das durch die folgende allgemeine Formel
(5) dargestellt wird, in dem eine
Disproportionierungsreaktion von nicht umgesetztem
Alkylarylcarbonat, das im oben angegebenen Schritt (B)
hergestellt wird, ablaufen gelassen wird;
ROH (1)
RO-CO-OR (2)
ArOH (3)
RO-CO-OAr (4)
ArO-CO-OAr (5)
worin R eine Alkyl-Gruppe darstellt und Ar eine nicht substituierte Phenyl-Gruppe oder eine Phenyl-Gruppe, die durch eine Alkyl-Gruppe, Alkoxy-Gruppe, Aryl-Gruppe, Aryloxy-Gruppe oder Halogen substituiert ist, darstellt.
2. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat gemäß
Anspruch 1, wobei der Alkylalkohol, der durch die
allgemeine Formel (1) dargestellt wird, ein Alkohol mit
3 bis 6 Kohlenstoffatomen ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat gemäß
Anspruch 2, wobei der Alkylalkohol, der durch die
allgemeine Formel (1) dargestellt wird, und der in
Schritt (B) als Nebenprodukt produziert wird, in Schritt
(A) als Ausgangsmaterial eingesetzt wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 1, wobei ein Katalysator, der in Schritt (A)
verwendet wird, ein Oxid, ein Alkoxid, ein Aryloxid oder
ein Alkyl-substituiertes Metalloxid eines Metalls, das
aus der Gruppe bestehend aus Zink, Kupfer, Blei, Zinn
oder Titan ausgewählt wird, ein Addukt dieser Verbindung
und einer weiteren Verbindung oder ein Gemisch, das
mindestens ein Glied, das aus den vorstehenden
Verbindungen ausgewählt ist, enthält, ist.
5. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 4, wobei ein Katalysator, der in Schritt (A) zu
verwenden ist, ZnO, R'2SnO, R'2Sn(OR'')2, Sn(OR)4, ein
Addukt dieser Verbindung und einer anderen Verbindung
oder ein Gemisch, das mindestens ein Glied, das aus den
vorhergehenden Verbindungen ausgewählt ist, enthält,
ist, wobei R' eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen darstellt, und R'' eine Alkyl-Gruppe
mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.
6. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 1, wobei ein Katalysator, der in den Schritten
(B) und (C) verwendet wird, ein Oxid, ein Alkoxid, ein
Aryloxid oder ein Alkyl-substituiertes Metalloxid eines
Metalls, das aus der Gruppe bestehend aus Zinn und Titan
ausgewählt wird, ein Addukt dieser Verbindung und einer
anderen Verbindung oder ein Gemisch, das mindestens ein
Glied, das aus den vorhergehenden Verbindungen
ausgewählt ist, enthält, ist.
7. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 6, wobei der Katalysator, der in den Schritten
(B) und (C) verwendet wird, Ti(OX)4, R'2SnO,
R'2Sn(OR'')2, Sn(OR)4, ein Addukt dieser Verbindung und
einer anderen Verbindung oder ein Gemisch, das
mindestens ein Glied, das unter den vorherstehenden
Verbindungen ausgewählt ist, enthält, ist, wobei X eine
Alkyl-Gruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine
Aryl-Gruppe darstellt; R' ein Alkyl-Gruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen darstellt und R'' eine Alkyl-Gruppe mit
3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.
8. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 1, wobei das Ar eine Phenyl-Gruppe ist.
9. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 1, wobei Dialkylcarbonat, das in Schritt (A)
erhalten wird, durch Destillation gereinigt wird und das
auf diese Weise gereinigte Dialkylcarbonat dann als
Ausgangsmaterial im Schritt (B) eingesetzt wird.
10. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat nach
Anspruch 1, wobei das in Schritt (A) erhaltene
Dialkylcarbonat zur Abtrennung durch Abkühlen auf
-40 bis 20°C gereinigt wird, und das auf diese Weise
gereinigte Dialkylcarbonat dann als Ausgangsmaterial im
Schritt (B) eingesetzt wird.
11. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat gemäß
Anspruch 1, wobei Dialkylcarbonat, das in Schritt (A)
erhalten wird, durch Inkontaktbringen mit Wasser von 60
bis 100°C gereinigt wird, und dann das auf diese Weise
gereinigte Dialkylcarbonat als Ausgangsmaterial im
Schritt (B) eingesetzt wird.
12. Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonat gemäß
Anspruch 1, wobei der Reaktionsdruck im Schritt (C)
niedriger ist als der im Schritt (B).
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