DE2265228A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF POLYMERIC CARBONATES - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF POLYMERIC CARBONATESInfo
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Description
SNAMPROGETTI S.ρ.Α., Mailand / ItalienSNAMPROGETTI S.ρ.Α., Milan / Italy
Verfahren zur Herstellung von polymeren CarbonatenProcess for the production of polymeric carbonates
(Ausscheidung aus Patentanmeldung P 22 22 488.0-42)(Exclusion from patent application P 22 22 488.0-42)
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kataiy-"tischen Carboxylierung von Glykolen zu den entsprechenden polymeren Carbonaten. The present invention relates to a process for the catalytic carboxylation of glycols to give the corresponding polymeric carbonates.
Es sind bereits Kohlensäureester bekannt, die als Lösungsmittel und Polymerisationsmonomere verwendbar sind. Sie werden durch Umsetzung eines Glykols oder eines Alkohols mit Phosgen oder Chlorameisensäure-Derivaten in Gegenwart von Basen, die in geeigneter V/eise aus der Klasse der Hydroxyde, Alkali- oder Erdalkalicarbonate. Pyridin oder anderer organischer Basen ausgewählt sind^Tas die .Glykole anbelangt, so ist die Verwendung vonEpoxyden und Kohlendioxyd bei hohen TemperaturenThere are already known carbonic acid esters which can be used as solvents and polymerization monomers. They are made by reacting a glycol or an alcohol with phosgene or chloroformic acid derivatives in the presence of bases which are suitably selected from the class of hydroxides, alkali metal or alkaline earth metal carbonates. Pyridine or other organic bases are selected ^ As far as glycols are concerned, the use of epoxies and carbon dioxide at high temperatures
"60 9 84 9/101-0"60 9 84 9 / 101-0
.und Drucken zur Gewinnung der entsprechenden Carbonate bekannt, Aus diesem Grunde ist die durchgeführte Methode lediglich auf vicinale Glykole beschränkt.. and printing known for the production of the corresponding carbonates, For this reason, the method used is limited only to vicinal glycols.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 110 194 der gleichen AnmelderinFrom the German Offenlegungsschrift 2 110 194 of the same Applicant
sind ebenfalls Verfahren zur Gewinnung von Carbonsäureestern bekannt, bei denen der zu veresternde Alkohol mit Sauerstoff oder Kohlenoxyd umgesetzt wird. Die vorgenannten Reaktionen werden durch Ubergangsmetallkomplexe in Gegenwart organischer Basen, die durch Koordinationsbindungen an das Metall gebunden sind, katalysiert. .Processes for the production of carboxylic acid esters are also known in which the alcohol to be esterified is mixed with oxygen or carbon oxide is converted. The abovementioned reactions become more organic in the presence of transition metal complexes Bases attached to the metal by coordination bonds are catalyzed. .
Es wurde nun in überraschender Weise gefunden, daß, wenn die Glykole zu den entsprechenden Carbonaten carboxyliert werden, die Umsetzung auch ohne organische Basen stattfindet, wobei die Ausbeuten praktisch quantitativ in bezug auf die eingeführten Reaktanten sind.It has now been found, surprisingly, that when the glycols are carboxylated to the corresponding carbonates, the reaction also takes place without organic bases, with the yields are practically quantitative in relation to the reactants introduced.
Das erfindungsgemäße Carboxylierungsverfahren kann auf jedes Glykol .The carboxylation method of the present invention can be applied to any of Glycol.
angewendet werden, das durch die folgende allgemeine Formel schematisch wiedergegeben werden kann:can be applied, which can be represented schematically by the following general formula:
OH OH n OH OH n
Hierbei bedeutet A einen divalenten Kohlenv/asserstoffrest, der ein substituierter oder unsubstituierter aliphatischer, cycloaliphatischer oder aromatischer Rest sein kann; η bedeutetA denotes a divalent carbon radical which is a substituted or unsubstituted aliphatic, can be cycloaliphatic or aromatic radical; η means
"609849/1010 ORIGINAL. INSPECTED"609849/1010 ORIGINAL. INSPECTED
■- 5 -■ - 5 -
oder eine ganze Zahl höher oder gleich 1, und R ist ein imsubstituierter oder substituierter Alkyl- oder Arylrest oder V/asserstoff.or an integer higher than or equal to 1, and R is an unsubstituted or substituted alkyl or aryl radical or hydrogen.
Das erhaltene Produkt ist im Hinblick auf die Natur der Ausgangsverbindung verschiedenartig. . .The product obtained is in view of the nature of the starting compound various. . .
Die Glykole,The glycols,
bei denen die Hydroxylgruppen durch ein oder mehrere Kohlenstoffatome getrennt sind, führen je nach Arbeitsbedingungen ''zu polymeren Carbonaten. ' '. ■ In dem letzteren Fall können die polymeren Carbonate optimiert werden, um ein sehr gutes Molekulargewicht zu ergeben.in which the hydroxyl groups are separated by one or more carbon atoms, depending on the working conditions '' lead to polymeric carbonates. ''. In the latter case, the polymeric carbonates can be optimized to give a very good molecular weight.
Die Polymerisation kann mit Rücksicht auf das erwünschte Produkt in jeder Weise unter Verwendung bekannter Methoden durchgeführt oder ein zweites Mal fortgeführt werden.The polymerization can be carried out with regard to the desired product carried out in any way using known methods, or continued a second time.
Die Carboxylierungsreaktion wird in Gegenwart geeigneter Katalysatoren, die durch alle Ionen der Metalle der Gruppen IB, HB oder VIII des Periodensystems dargestellt werden, durchgeführt. * ' .The carboxylation reaction is carried out in the presence of suitable catalysts, which are represented by all ions of the metals of groups IB, HB or VIII of the periodic table. * '.
Sehr geeignet sind die Ionen der Metalle wie Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Fe und Ni, d.h. Metalle, die in zwei Oxydationsstufen auftreten können und leicht von einer in die andere Oxydationsstufe übergehen können. . The ions of metals such as Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Fe and Ni, i.e. metals that are in two stages of oxidation, are very suitable can occur and can easily pass from one to the other oxidation level. .
Tatsächlich läuft die Reaktion unter einer* Oo-Oxydation des Metallions ab: Es wird eine Metall-Glykoxy-Verbindung erhalten, die das Metall in der höchsten Oxydationsstufe enthält, welches dann durch CO zum reduzierten Metallion und Carbonat reduziert wird. .In fact, the reaction proceeds with an * Oo-oxidation of the Metal ions from: A metal-glycoxy compound is obtained which contains the metal in the highest oxidation state, which is then reduced by CO to the reduced metal ion and carbonate. .
609849/1010609849/1010
Aus diesem Grunde gelangt das Metallion in den Ausgangsvalenzzustand zurück, und der katalytische Cyclus ist geschlossen.For this reason, the metal ion reaches the initial valence state back and the catalytic cycle is complete.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in- einem weiten Druck- und Temperaturbereich durchgeführt werden und kann zweckmäßigerweise bereits bei atmosphärischem Druck und Raumtemperatur durchgeführt v/erden. Diese zwei Faktoren können in geeigneter Weise variiert werden, um die Reaktionskinetik in günstiger Weise zu beeinflussen, und deren Grenzwerte hängen nur von den physikalisch-chemischen Eigenschaften des in Betracht gezogenen Glykols und der Beständigkeit des verwendeten Katalysators ab. " 'The process according to the invention can be carried out in a wide pressure and temperature range and can expediently be carried out at atmospheric pressure and room temperature. These two factors can be varied in a suitable manner in order to influence the reaction kinetics in a favorable manner, and their limit values depend only on the physicochemical properties of the glycol under consideration and the stability of the catalyst used. "'
Im allgemeinen kann die Temperatur zwischen 0° und 1500C liegen, beispielsweise zwischen 50° und 700C, oder zwischen 50 und 1500C oder zwischen 70 und 1500C.In general, the temperature is between 0 ° and 150 0 C may be, for example between 50 ° and 70 0 C, or between 50 and 150 0 C or between 70 and 150 0 C.
Die Reaktion wird unter Anwendung des gleichen Glykols als Lösungsmittel ausgeführt. In einigen Fällen beispielsweise bei Verwendung fester Glykole kann das Glykol durch inerte Lösungsmittel wie aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Äther oder Ester verdünnt werden, um den Schmelzpunkt herabzusetzen und dann bei niedrigerer Temperatur zu arbeiten. The reaction is carried out using the same glycol as a solvent. In some cases, for example when using solid glycols, the glycol can be diluted by inert solvents such as aliphatic or aromatic hydrocarbons, ethers or esters in order to lower the melting point and then operate at a lower temperature.
Die erfindungsgemäße Reaktion läuft bereits bei Raumtemperatur ab, aber es ist bevorzugt, den Partialdruck von CO auf Werte höher als eine Atmosphäre bis zu 3 bis 4 Atmosphären zu erhöhen. The reaction according to the invention already takes place at room temperature, but it is preferred to increase the partial pressure of CO to values higher than one atmosphere up to 3 to 4 atmospheres.
Eine Druckverbesserung begünstigt die Kinetiken des Carboxylierungsverfahrens: Das Verhältnis zwischen Sauerstoff und Kohlenoxyd wird immer außerhalb des explosiven Bereiches gehalten, und es werden beide Reaktanten in den katalytischen Cyclus entsprechend der Reaktionsstöchiometrie eingeführt. A pressure improvement favors the kinetics of the carboxylation process: the ratio between oxygen and carbon oxide is always kept outside the explosive range, and both reactants are introduced into the catalytic cycle according to the reaction stoichiometry.
ΚΠΡ849/1010ΚΠΡ849 / 1010
Einige andere Arbeitsbesonderheiten werden durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, um die vorliegende Erfindung ohne Beschränkung des erfindungsgemäßen Bereiches besser zu erläutern. v ·Some other working particularities are illustrated by the following examples in order to better illustrate the present invention without restricting the scope of the invention. v
-'··■" " ■ ' Die Beispiele 1 und 2 beziehen sich auf die Carboxylierung von 1,3-Glykolen, wohingegen das Beispiel 3 sich auf die Carboxyl!erung eines Glykols mit der Gruppe- '·· ■ "" ■' Examples 1 and 2 refer to the carboxylation of 1,3-glycols, whereas the example 3 focuses on the carboxylation of a glycol with the group
-C--C-
OHOH
• - C - • - C -
OHOH
bezieht.relates.
Beispiel 1 . · Example 1 . ·
0,100 g CUpClp wurden in 25 enr 1,5-Propylenglykol0.100 g of CUpClp were in 25 enr 1,5-propylene glycol
- CH0 - CH0 ) suspendiert. Die Lösung wurde in einem 2,2- CH 0 - CH 0 ) suspended. The solution was in a 2.2
Autoklaven CO und O0 in einem Verhältnis von 2:1 in 20#-iger Verdünnung durch N0 ausgesetzt. Der Druck betrug 5 Atmosphären und die Temperatur 8O0C. Nach 5. Stunden wurde chrornatographiert Die gaschromatographische Analyse zeigte -. ·'·■-'-■ -Autoclave exposed to CO and O 0 in a ratio of 2: 1 in 20 # dilution by N 0. The pressure was 5 atmospheres and the temperature 8O 0 C. After 5 hours was chrornatographiert Gas chromatographic analysis showed -. · '· ■ -'- ■ -
einen Propylencarbonatgehalt gleich 0,900 g. Aus der Lösung wurden ebenfalls durch Extraktion mit Chloroform 2,03 g eines oligomeren Carbonats mit vier Monomereinheiten mit der mittleren Formela propylene carbonate content equal to 0.900 g. From the Solution was also obtained by extraction with chloroform 2.03 g of an oligomeric carbonate having four monomer units with the middle formula
~[ CH0 - CH0 - CH0 - 0 - C - 0 -]~ [CH 0 - CH 0 - CH 0 - 0 - C - 0 -]
η = 4η = 4
Isoliert.Isolated.
609849/ 1010609849/1010
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Eine Mischung, die 20 g NeopentylglykolA mixture containing 20 g of neopentyl glycol
( CH - C - CH(CH - C - CH
M 2 I I 2 M 2 II 2
OH CH, OHOH CH, OH
25 cm-5 Benzol und 0,1^0 g Cu Clp enthielt, wurde der Einwirkung eines Gemisches von CO und O2 im Verhältnis 2:1 in 20#-iger Verdünnung mit Np unterworfen. Der Gesamtdruck betrug Atmosphären und die Temperatur 900C.25 cm- 5 benzene and 0.1 ^ 0 g Cu Cl p , was subjected to the action of a mixture of CO and O 2 in the ratio 2: 1 in 20 # dilution with Np. The total pressure was atmospheres and the temperature 90 ° C.
Nach 5 Stunden Reaktionszeit wurde eine gaschromatographische Analyse durchgeführt. Die Reaktion führte zur Bildung von 2,5 g eines polymeren Carbonats mit einem niedrigen Molekulargewicht (im Durchschnitt wurde die Anwesenheit von 4 Monomereinheiten festgestellt):After a reaction time of 5 hours, a gas chromatographic Analysis carried out. The reaction resulted in the formation of 2.5 g of a polymeric carbonate having a low molecular weight (on average, the presence of 4 monomer units established):
0 - C - 0 - CH,0 - C - 0 - CH,
Il 0Il 0
I *I *
-C- CHo-4-C- CH o -4
η = 4η = 4
609 8.49/ 10 1·" 0609 8.49 / 10 1 · "0
" ORIGINAL INSPECTED"ORIGINAL INSPECTED
Bei Durchführung der Reaktion bei 90°C mit einer höheren Glykolkonzentration (20 g Glykol und 5 cm Benzol) wurden 5,8 g eines Polycarbonats mit η = 6 erhalten.When carrying out the reaction at 90 ° C with a higher Glycol concentrations (20 g glycol and 5 cm benzene) were 5.8 g of a polycarbonate with η = 6 were obtained.
Eine Mischung von 25 g p-Xylylenglykol f HO - CH2 -^3)~ CH2 ~ 0HJA mixture of 25 g p-xylylene glycol f HO - CH 2 - ^ 3) ~ CH 2 ~ 0H J
und 20 cm CgH/-, die 0,100 g CUpCl2 enthielt, wurde in einem Autoklaven einer Gasmischung von CO und Op in einem Verhältnis von 2:1 in 20^-iger Verdünnung durch Np unterworfen, ner Gesamtdruck betrug 7 Atmosphären und die Temperatur 8o°C. Nach 6 Stunden Reaktionszeit wurde der Autoklav entspannt (kein COp wurde in dem entwichenen Gas festgestellt) und nach Abtrennung des Katalysators und Extraktion mit CHCl, wurden 2,8θ g eines polymeren Carbonats erhalten:and 20 cm CgH / -, which contained 0.100 g CUpCl 2 , was subjected in an autoclave to a gas mixture of CO and Op in a ratio of 2: 1 in 20 ^ -iger dilution by Np, ner total pressure was 7 atmospheres and the temperature 8o ° C. After a reaction time of 6 hours, the autoclave was depressurized (no COp was found in the escaped gas) and after separating off the catalyst and extraction with CHCl, 2.8θ g of a polymeric carbonate were obtained:
0 - CO - O - CH2 - /| Λ - CH2+O - CO - O - CH 2 - / | Λ - CH 2 +
Hierin betrug η etwa 3,8.Herein, η was about 3.8.
Wurde die Glykol-Lösung konzentriert und derselbe Test durchgeführt, betrug der .durchschnittliche Vert ca. 6,9.If the glycol solution was concentrated and the same test performed, the average vert was about 6.9.
609849/1010609849/1010
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8131 | Rejection |